Imprimir tejidos y, en un futuro, poder imprimir órganos. Suena a ciencia ficción, pero investigadores alemanes ya han conseguido producir diversos tipos de tejido con una novedosa tecnología muy similar a la de la clásica impresora de oficina.
La necesidad de órganos para trasplantes suele ser urgente, pero éstos muchas veces no llegan a tiempo. Por otra parte, diversas enfermedades críticas pueden tratarse con éxito mediante la sustitución de células o de tejidos.
Por eso, hay grupos científicos que se esfuerzan por mejorar métodos y procedimientos de producción artificial de estos elementos.
Hemos sabido de logros sorprendentes en este sentido, como el alcanzado en abril por bioingenieros del Brigham and Women’s Hospital (BWH) de EEUU, que consiguieron crear, en parte con materiales de origen humano, tejido cardiaco artificial capaz de imitar las funciones de los tejidos naturales del corazón; o el de las científicas del Hospital Infantil de México (HIM) que, mediante un cultivo de células del paciente, lograron reponer uretra y vagina tras formar estos órganos.
Imprimir diversos tipos de tejidos
La nueva técnica, de los científicos del Instituto Fraunhofer de Inteniería Interfacial y Biotecnología (IGB) de Stuttgart (Alemania), podría jugar un papel determinante en este campo. La herramienta usada por estos investigadores nos es muy familiar en las oficinas: la impresora de inyección.
La combinación de un aparato de este tipo con unas tintas especiales ha sido lo que ha obrado el “milagro”. Los científicos lograron desarrollar unas biotintas que pueden imprimirse. Se trata de líquidos transparentes constituidos por compuestos procedentes de matriz de tejido natural y de células vivas; y una base de un material biológico bien conocido: la gelatina, que se obtiene a partir del colágeno procedente del tejido conectivo.
Los investigadores modificaron químicamente el comportamiento de las biotintas para poder imprimir las moléculas biológicas que éstas contienen. Así, en lugar de gelificar como la gelatina corriente, las biotintas permanecen fluidas durante la impresión.
Sólo después de ser irradiadas con luz ultravioleta, sus moléculas se entrecruzan para dar lugar a hidrogeles, que son polímeros que contienen gran cantidad de agua, pero que al mismo tiempo son estables en entornos acuosos y cuando son calentados por encima de los 37ºC fisiológicos.
Además, los científicos han logrado controlar dicha modificación química para que las biotintas, al ser irradiadas, den lugar a geles con diversos grados de fuerza y dilatación. Así, pueden imitar las propiedades de distintos tejidos naturales, desde el duro cartílago hasta el tejido adiposo suave.
Las materias primas sintéticas están tan logradas que pueden sustituir a las matrices extracelulares naturales, que son los conjuntos de materiales extracelulares que forman parte de un tejido, para ser pobladas por células naturales.
Su parecido con los materiales originales promueve en estas células “el comportamiento de autoorganización necesario para formar un modelo de tejido funcional”, afirma Kirsten Borchers, una de las responsables de la investigación, en un comunicado del Instituto Fraunhofer.
“Estamos concentrándonos en este momento en la variante “natural” para mantenernos cerca del material original. Incluso si el potencial para los hidrogeles sintéticos es grande, aún necesitamos aprender mucho sobre las interacciones entre las sustancias artificiales y las células del tejido natural”, añade Borchers.
Mejorar la impresión
Las impresoras del laboratorio de Stuttgart tienen mucho en común con las de oficina convencionales: los depósitos y los chorros de tinta son todos iguales. Las diferencias se notan sólo bajo una atenta inspección.
Por ejemplo, el calentador con que se establece la temperatura adecuada de las biotintas, que se encuentra en el recipiente de éstas. Además, el número de chorros y depósitos es más pequeño en estas impresoras que en las de oficina.
«Nos gustaría aumentar el número de éstos en cooperación con la industria y otros Institutos Fraunhofer, para poder imprimir de forma simultánea utilizando varias tintas con diferentes células y matrices. De esta manera, podríamos conseguir replicar estructuras complejas y de diferentes tipos de tejidos «, explica Borchers.
El reto del momento
El gran reto en estos momentos es la producción de tejido vascularizado, es decir, tejido con su propio sistema de vasos sanguíneos, por el que circularían los nutrientes que el tejido necesita. El IGB está trabajando en esto junto con otros socios, en el marco del Proyecto ArtiVasc 3D, apoyado por la Unión Europea.
El núcleo de este proyecto es una plataforma tecnológica para generar vasos sanguíneos finos de materiales sintéticos, y crear de esta forma la primera piel artificial con su tejido adiposo subcutáneo.
«Este paso será muy importante para la impresión de tejidos u órganos enteros en el futuro. Sólo una vez que tengamos éxito con la producción de un tejido que se nutra a través de un sistema de vasos sanguíneos se hará factible la impresión de estructuras de tejidos más grandes», concluye Borchers.