Órganos a base de bioimpresión 3D INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

Desde un punto de vista práctico, los mayores avances de la Ingeniería de tejidos se han producido en la reparación de tejido cardiovascular, óseo, conjuntivo, nervioso y cartilaginoso, siendo los órganos complejos aún una asignatura pendiente para esta disciplina a pesar de algunos avances destacados, como la reciente preparación de pulmones in vitro por el grupo de investigación de la Dra. Niklason.

 Antes de que los órganos puedan ser trasplantados, tienen que pasar una serie de análisis y estudios para conocer la posibilidad de compatibilidad con el individuo y la probabilidad de rechazo, para asegurar que el sistema inmune del paciente no provoque una enfermedad grave pues conoce perfectamente lo propio de lo extraño, muchas veces los pacientes no tienen esa compatibilidad, a menos que sea un familiar, por lo que regresan a la lista de espera. Por ello y por la escasez de órganos se han estudiado y experimentado alternativas de estos trasplantes, donde los problemas de siempre puedan ir disminuyendo y así poder darle otra oportunidad de vivir a más personas.

Se planteó la posibilidad de utilizar las novedosas impresoras 3D, que ya existen y se utilizan para imprimir cosas de la vida cotidiana (joyería, juguetes, comida, etc), pero aplicadolas en el campo de la medicina, más específicamente en los trasplantes, lo que nos lleva a las impresoras de órganos en 3D con grandes desafíos por delante dado que lo que se intenta en la actualidad es imprimir órganos que sean totalmente funcionales dentro de un organismo.

El proceso de la impresión 3D, utiliza modelos por computadora para crear objetos reales de todo tipo desde los implantes quirúrgicos y las prótesis. La gran ventaja de este nuevo método es la completa personalización de las prótesis con el mínimo margen de error, específicos para cada paciente además de qué sean totalmente compatibles.

DESVENTAJAS

• Ética: las personas no ven correcto la creación de órganos en 3D, con la idea de crear “vida” en un laboratorio ya que no es un proceso natural. ¿Estamos jugando a ser Dios?
• Un consumo alto de energía: para fabricar un objeto del mismo peso y tamaño las impresoras 3D consumen entre 50 y 100 veces más energía eléctrica que los sistemas de moldeado por inyección (es un proceso que consiste en inyectar un polímero, cerámico o un metal en estado fundido en un molde cerrado a presión y en frío).

----> 45 kW.

• Alto contaminante: los materiales más utilizados para la impresión 3D son el PLA y el ABS.  al llegar al punto de fusión el ABS desprende gases que en concentraciones altas pueden ser nocivos.

CARTUCHO Y ESQUELETO BIODEGRADABLES

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Esqueleto biodegradable o molde es específicamente un andamio poroso y esto es un polímero sintético, específicamente un poliéster biodegradable, que está en equilibrio entre una mezcla líquida que tiene una alta viscosidad y que no compromete la funcionalidad de las células cuando se trasplantan.

El soporte material consiste en el apoyo que tienen las células implantadas para que puedan adaptarse al trasplante. El material con que esta hecho puede variar según las pruebas de laboratorio, pero todos tienen la característica de ser biodegradables en el ambiente. Los materiales empleados en estos scaffolds pueden ser de origen natural, como el colágeno, o sintético, como polímeros los cuales pueden ser polilactico, poliuretanos, etc. Finalmente, y dependiendo de la aplicación perseguida, el material seleccionado debe satisfacer unas propiedades mecánicas concretas que le permitan mimetizar mecánicamente el tejido original y favorecer así la aceptación en el lugar de implante. En la Universidad autónoma de México crearon andamios celulares, que son dicho soporte material para las células, con la función de reparar o curar tejidos dañado por enfermedades del corazón.  Quien sufre un infarto al miocardio requiere que el tejido cardiaco dañado sea restaurado. Para arreglar este tejido hay que eliminar las células muertas, y en algunas ocasiones el “hueco” que dejan las células es rellenado con tejido fibrotico, que son fibras de colágeno, que obviamente no va tener las mismas funciones musculares que el miocardio. Estos soportes son hechos de policaprolactona, que es un poliéster(polímero) biodegradable, con colágeno (proteína que forma fibras, es parte del tejido conjuntivo) y fármacos que ayuden a la regeneración del tejido. Son hechos mediante la técnica del electrohilado, que permite crear fibras a escala micro y nanometricas para gran variedad de aplicaciones biomédicas,  y tienen una ventaja que por el metabolismo se degradan dentro del cuerpo.

BIOTINTA PARA LA IMPRESIÓN 3D DE ÓRGANOS

La Biotinta que puede hacer eficaz la fabricación de tejidos y órganos humanos en una bioimpresora 3D ha sido creada por investigadores en el campus de UBC Okanagan. Este tipo de biomaterial, llamado bio-ink, está hecho de células vivas para ser impreso y moldeado en formas específicas de órganos o tejidos.  En un principio, el equipo de UBC contaba con 3 candidatos diferentes de hidrogeles: piel porcina , piel de pescado de agua fría y gelatina soluble en frío. Pero encontraron que el hidrogel hecho de gelatina soluble en frío era el mejor intérprete y candidato para la impresión de órganos en 3D.  

El hidrogel (son polímeros que son hidrófilos, es decir afines al agua, blandos, elásticos y en presencia de agua se hinchan, aumentando considerablemente su volumen, pero manteniendo su forma) de gelatina soluble en frío hace frente al inconveniente del hidrogel convencional que es su inestabilidad térmica, que provoca cambios significativos en su viscosidad o grosor, por lo que el hidrogel de gelatina soluble en frío tiene mayor facilidad de síntesis y biocompatibilidad, que permite su adhesión celular a los tejidos humanos. Además es capaz de producir gotitas de mayor uniformidad y estabilidad a temperatura ambiente.

PROCESO DE BIOIMPRESIÓN 3D

Lo que está en negrita es lo que yo puse y el resto es lo que me mandaste.

La bioimpresión consiste que primeramente se realiza un “escaner” de un órgano o tejido donde se recopila la información estructural y se codifica para luego ser enviada a la impresora 3D y ésta tenga la orden específica sobre la estructura del objeto que va a imprimir. Luego los científicos cosechan células madre para después multiplicarlas en una Placa de Petri (una caja redonda de cristal) y combinarla con elementos biocompatibles donde se logra observar una especie de tinta con células vivas o biotinta que se introduce a la impresora 3D. La tinta es depositada capa por capa siguiendo un patrón dictado por la impresora y a la vez que se deposita un gel que funciona como pegamento. Poco a poco, se va dando forma a diferentes tejidos y órganos. Al final, el gel es extraído y el producto final puede ser utilizado. Otro procedimiento para construir órganos con impresoras 3D es poblar con células un esqueleto biodegradable con la forma deseada.

En las  Bio-impresoras se usa el mismo mecanismo de posicionamiento que las otras impresoras 3D, se trata de un robot cartesiano, cuyos ejes se desplazan con determinada precisión siguiendo una serie de movimientos pre-programados en una lista de instrucciones denominada código G, que es un lenguaje en programación el cual las personas le pueden decir a maquinas controladas por computadora que hacer y cómo hacerlo. Estos desplazamientos de la impresora se realizan para posicionar una estructura de deposición de células vivas impregnadas en materiales biodegradables que sirven de andamios estructurales.

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