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Desarrollan mini-cerebros en 3D más eficientes y económicos

Desarrollan mini-cerebros en 3D más eficientes y económicos

Un diminuto sistema impreso en 3D integra mini-cerebros que pueden observarse mientras se desarrollan: la plataforma reutilizable puede adaptarse a diferentes necesidades y ocasiona un gasto de algo más de 4 euros por unidad.

Investigadores del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT y el Instituto Indio de Tecnología de Madras han logrado cultivar pequeñas cantidades de tejido cerebral autoorganizado, conocidos como organoides o mini-cerebros, en un diminuto sistema impreso en 3D que permite la observación mientras las estructuras crecen y se desarrollan.

Según una nota de prensa, el nuevo enfoque emplea la impresión 3-D para crear una plataforma reutilizable y fácilmente ajustable que cuesta solamente alrededor de 4,2 euros por unidad fabricada, mientras otros desarrollos actuales suponen grandes gastos. La investigación fue publicada en la revista Biomicrofluidics.

La tecnología actual para la observación en tiempo real de mini-cerebros en crecimiento implica el uso de placas de cultivo, compatibles con microscopios específicos. Este enfoque eleva la inversión necesaria para disponer de estas estructuras, y además no permite el flujo o la introducción de un medio nutritivo al tejido en crecimiento. Todas estas condiciones son mejoradas por la nueva tecnología, que gana en economía y eficiencia.

El nuevo diseño incluye secciones específicas para los mini-cerebros en crecimiento y canales de microfluidos que proporcionan un medio nutritivo, además de brindar un precalentamiento que respalda el crecimiento de los tejidos. En el dispositivo impreso en 3D se utilizó un tipo de resina biocompatible que se emplea en el campo de la cirugía dental. Al mismo tiempo, se usaron nuevas tecnologías que optimizan la obtención de las imágenes de los mini-cerebros mientras se desarrollan.

Tema relacionado: Mini-cerebros 3D nos acercan a la regeneración cerebral.

Mejores condiciones para la investigación

El chip impreso se expuso a luz ultravioleta y luego se esterilizó antes de colocar las células vivas en la estructura. La pequeña porción de tejido cerebral desarrolló una cavidad o ventrículo, rodeada por una estructura autoorganizada que se asemeja a un neocórtex en etapa de crecimiento. Esta clase de diseños poseen amplias aplicaciones en la investigación en el campo de las neurociencias y la medicina.

Los científicos destacaron que el porcentaje de células en el núcleo del organoide que murieron durante el período de desarrollo fue menor en el dispositivo impreso en 3D que en las condiciones de cultivo normales. Los investigadores creen que su diseño celular protege al diminuto cerebro en crecimiento, aumentando considerablemente su eficiencia.

Según Mriganka Sur, una de las autoras del estudio, «este nuevo modelo permite cultivar organoides cerebrales a largo plazo y observar su dinámica durante el desarrollo normal y anormal», indicó. Al poder cultivar y mantener estos mini-cerebros de manera eficiente por extensos períodos de tiempo, los neurocientíficos pueden estudiar las condiciones cerebrales y crear organoides con antecedentes genéticos saludables o que estén destinados a desarrollar distintas patologías.

Aplicaciones sin límite

Una pequeña muestra del amplio campo de aplicaciones que podría tener esta nueva tecnología es su utilización para obtener imágenes en vivo de organoides que modelan el Síndrome de Rett. Estos mini-cerebros podrían ayudar a encontrar nuevas estrategias terapéuticas contra este devastador trastorno del neurodesarrollo, que actualmente se considera la principal causa genética del autismo en las niñas.

Por último, los especialistas resaltaron que los gastos de diseño son significativamente más bajos en comparación con los dispositivos de cultivo de organoides tradicionales basados en placas de Petri. Además, el chip utilizado se puede lavar con agua destilada, secar y posteriormente esterilizar. Esto significa que es totalmente reutilizable y puede destinarse a una nueva investigación.

Referencia

A low-cost 3D printed microfluidic bioreactor and imaging chamber for live-organoid imaging. Ikram Khan, Anil Prabhakar, Chloe Delepine, Hayley Tsang, Vincent Pham and Mriganka Sur. Biomicrofluidics (2021).DOI:https://doi.org/10.1063/5.0041027

Foto:

El esquema muestra los diferentes componentes del dispositivo en el cual se desarrollan los mini-cerebros. Crédito: Ikram Khan.

Pablo Javier Piacente

Pablo Javier Piacente es periodista especializado en comunicación científica y tecnológica.

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    Eduardo Costas | Catedrático de la UCM y Académico de Farmacia