Bioimpresión 3D: Transformando imágenes médicas en tejido humano
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ROCHESTER, Minnesota — Investigadores de Mayo Clinic están utilizando la tecnología para producir modelos de tejidos de diferentes partes del cuerpo con el fin de estudiar órganos y tejidos dañados o enfermos. Imaginan el día en que una bioimpresora 3D pueda moldear células vivas para tratamientos o curas de trastornos complejos.
"Las bioimpresoras 3D son como las impresoras 3D que imprimen pequeñas miniaturas o piezas de plástico. En lugar de utilizar plásticos duros o metales para la construcción de una pieza o prototipo, las bioimpresoras 3D utilizan materiales biocompatibles que contienen células vivas para imprimir estructuras de tejido tridimensionales que pueden utilizarse para mejorar la salud humana", explica el Ph.D. Kevin Dicker, experto en bioimpresión y científico del equipo de desarrollo de procesos del Centro de Bioterapias Regenerativas en Arizona. "Las bioimpresoras son herramientas para acelerar la investigación en el campo de la ingeniería de tejidos."
La bioimpresión 3D llama la atención de los investigadores por su potencial para el estudio de la progresión de la enfermedad y para el análisis de nuevos tratamientos para afecciones como fallo multiorgánico en etapa terminal, defectos del cartílago y dermatitis atópica, también conocida como eccema. El Dr. Dicker y su equipo están trabajando para establecer procedimientos operativos estándar para la fabricación biológica de tejidos para pruebas en ensayos clínicos en etapa temprana. Este trabajo pionero tiene como objetivo integrar la ingeniería de tejidos en tratamientos que puedan estudiarse en ensayos clínicos.
La bioimpresión 3D utiliza un modelo digital de un diseño generado a partir de imágenes médicas, como las de los escaneos de IRM o de TC. Esta poderosa herramienta de alta tecnología utiliza biotintas compuestas por células vivas, hidrogeles, biomateriales y factores de crecimiento, en cada capa del molde impreso. El modelo de tejido 3D final puede simular la estructura, los mecanismos y la fisiología de los órganos humanos, así como de los músculos y cartílagos.
Las estructuras complejas de tejidos provenientes de la bioimpresora 3D han permitido a los investigadores estudiar formas de bioimprimir órganos humanos. Mayo Clinic pudo desarrollar la bioimpresión de la piel para simular enfermedades inflamatorias de la piel. Este modelo de piel bioimpresa se está estudiando en el laboratorio de la Ph.D y Dra. Saranya Wyles, con la intención de probar tratamientos y comprender la progresión de la enfermedad a afecciones como la dermatitis atópica (eccema).
Además de su uso en modelos de enfermedades, esta tecnología emergente se está explorando para la fabricación de tejidos y órganos humanos.
"El objetivo final es algún día poder imprimir órganos y tejidos a pedido. Sin embargo, todavía no hemos llegado allí", dice el Dr. Dicker. "Esperamos perfeccionar esta tecnología, convirtiéndola en una solución a la escasez mundial de donación de órganos. Si somos capaces de bioimprimir riñones funcionales, por ejemplo, esto será un alivio gigantesco para el sistema de salud."
En Arizona, el equipo de investigación del Dr. David Lott, está desarrollando implantes bioimpresos 3D para la laringe y la tráquea. Los implantes pueden utilizarse para reemplazar partes dañadas o enfermas del órgano mientras se mantiene el tejido sano.
A pesar de que la bioimpresión 3D tiene un gran potencial, Mayo Clinic y otras instituciones de investigación aún tienen desafíos que superar. Para que un órgano bioimpreso funcione, debe tener una conexión con la sangre, el oxígeno y los nutrientes. Investigadores han luchado para desarrollar una red de capilares y vasos sanguíneos en las estructuras bioimpresas a gran escala que proporcionen estos elementos vitales. Otro desafío es saber cómo integrar los tejidos bioimpresos con el cuerpo humano, evitando el rechazo de los implantes.
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