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Impresión de órganos en 3D revoluciona la medicina

La tendencia mundial de la bioimpresión 3D busca mejorar el cultivo de tejidos y crear órganos Expertos explican cómo funciona y las iniciativas colombianas en este campo.

La tecnología de impresión 3D se puede usar para crear lapiceros, pocillos, juguetes, piezas de aviones, maquetas de arquitectura, entre otras aplicaciones que no se agotan en la industria  y el comercio. Imprimir  células humanas, piel y órganos completos es el objetivo de la medicina, uno de los campos más prometedores que avanza en el dominio de las bioimpresoras.

Recientemente, científicos rusos del Centro de Innovación de Skólkovo anunciaron que lograron  realizar un trasplante exitoso  del primer órgano creado con una bioimpresora 3D. El procedimiento consistió en la creación de una glándula tiroides (relativamente sencilla, porque no tiene conductos como el riñón o el hígado), fabricada  en el laboratorio de investigaciones biotecnológicas 3D Bioprinting Solutions, que fue trasplantada a un ratón y, según informaron, funciona correctamente.

En otra latitud del planeta, en Estados Unidos, investigadores en medicina regenerativa del Centro Médico Baptista Wake Forest desarrollaron una máquina llamada Itop, con la que imprimieron huesos, cartílagos y músculos, estructuras que en 90% regeneraron el tejido que les implantaron.

En ambos casos convergen las soluciones tecnológicas de la impresión 3D y los avances en ingeniería de tejidos.

Planificar cirugías en 3D
En Barranquilla, la impresión 3D está siendo aprovechada por el doctor e investigador Jorge Reynolds para planificar cirugías de corazón abierto.

“A partir de una resonancia magnética podemos hacer una réplica 3D de ese corazón con todas estructuras internas iguales a los del paciente. La réplica de plástico se puede abrir y el médico planea la intervención de forma más eficiente”, señala Reynolds, para quien este proceso representa ventajas en la reducción de tiempos y costos de las operaciones. Cabe anotar que fue Reynolds el inventor del marcapasos.   

De la Ingeniería de tejidos a la bioimpresión. En Colombia aún no se ha desarrollado un proyecto completo de bioimpresión; sin embargo, hay avances destacados en ingeniería de tejidos. Como el que lidera Juan Carlos Briceño, director de Ingeniería Biomédica de la Universidad de los Andes, quien explica que la ingeniería de tejidos está ligada a la  medicina regenerativa que busca soluciones para ayudar al mismo cuerpo a sanar o regenerarse, en lugar de poner prótesis artificiales.

“Con la ingeniería de tejidos se crean soportes o ‘andamios’ para que las células del propio paciente, o las que se adicionen, ayuden a regenerar el área afectada”.

Briceño, en la Universidad de los Andes, desarrolla soportes basados en membranas de colágeno extraídas de los intestinos del cerdo, que están siendo usadas de forma exitosa en la regeneración de tejidos óseos para la recuperación de maxilares.

La bioimpresión 3D, como sacada de una película de ciencia ficción, busca llevar la ingeniería de tejidos a otro nivel.

Christian Silva, ingeniero mecatrónico e investigador doctoral de la Universidad Nacional, explica cómo funcionan las bioimpresoras porque trabaja, en su proyecto doctoral, en  el diseño de una que esté al alcance de los centros de investigación en Colombia.

“Con la bioimpresora se hace una réplica de la estructura orgánica, como un andamiaje con la forma de un órgano o tejido, que generalmente se fabrica con un biopolímero biocompatible y allí se depositan las células”, describe Silva.

También explica que las células necesitan un entorno, como el medio ambiente nuestro, compuesto por una matriz extracelular (estructura) y un compuesto que les sirve de alimento para multiplicarse, que en estos casos es el colágeno.

“La células más el colágeno, en la matriz extracelular que forma la impresora, son los elementos básicos para crear los órganos o tejidos que aún están en proceso de ser funcionales en estructuras complejas”, señala Silva.

De regreso al panorama global, la compañía multinacional de cosméticos L’Oreal anunció una alianza con el centro de investigación de Startup Organovo para encontrar la manera de realizar impresiones 3D de tejidos vivos. La marca busca automatizar la producción de muestras de piel cultivadas para probar la eficacia de sus productos y efectuar las pruebas de toxicidad. Este caso muestra, una vez más, el interés de la industria en estos avances.

Juan Carlos Briceño advierte que estas iniciativas causarán un verdadero vuelco cuando las matrices que se fabriquen sean mejores que las producidas por la naturaleza.

“Cuando eso se resuelva, la bioimpresión es el futuro, porque podremos imprimir matrices en forma de órganos de vasos,tráquea, laringe, esófago, y que van a funcionar mejor que las soluciones que tenemos hoy en día”.

Proceso

Las bioimpresoras crean un soporte con la forma del órgano.


En la estructura de biopolímero se adiciona colágeno y células.


El colágeno crea una matriz o medio ambiente para las células.


La proliferación celular crea tejidos adaptados a la forma impresa.

Impresora de cerveza
Zymatic, diseñada por PicoBrew, es una impresora 3D que permite elaborar distintas cervezas a partir de unos sobres llamados PicoPaks. Funciona introduciendo la cebada y el lúpulo en un compartimento especial de la impresora 3D de cerveza. En unas horas, el agua caliente extrae los azúcares del grano y el aroma del lúpulo. El mosto que resulta se introduce en el tanque de fermentación, donde se añade el PicoPak con los ingredientes de la receta. Se deja fermentar de 5 a 7 días, para después enfriarla. El dispositivo avisa cuando está listo. 

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