La bioimpresión celular 3D es una tecnología de vanguardia para crear tejidos vivos como vasos sanguíneos, huesos, cartílagos o piel. Su avance, facilitando e incrementando la vialidad celular tras su paso por los inyectores, entre otros factores, ha permitido que desde el año 2000 se haya intensificado las investigaciones sobre su aplicabilidad.

Gracias a la capacidad de lograr la manipulación espacio-temporal de varias células, la bioimpresión se ha convertido en uno de los sistemas que mejor recrea el microambiente celular de los tejidos, y con ello, el comportamiento celular a escala de laboratorio, apunta la especialista en estudios con modelos celulares de AINIA, la Dra. Lidia Tomás.

Uno de los principales retos de futuro de la bioimpresión 3D es la creación de órganos para trasplantes, aunque fue su objetivo inicial la reproducción, una estructura celular tan compleja es una tarea ardua. Aún así, se va haciendo logros. En este sentido, hay que mencionar que ya se habla de la bioimpresión 4D en la que las células utilizadas para la creación de los tejidos son células de donantes. De ahí que se augura que esta tecnología va a ser clave para la biomedicina personalizada.

La aplicación de la bioimpresión 3D se ha extendido a distintos ámbitos más allá de la medicina regenerativa para la reconstrucción de tejidos (por ejemplo, córneas, huesos o cartílagos). Uno de ellos es el sector farmacéutico, para estudiar el mecanismo de acción de determinadas patologías e identificar nuevos fármacos por ejemplo los antitumorales o fármacos para mejorar el sistema cardiovascular.

La Dra. Lidia Tomás, también apunta al sector dermocosmético, para crear piel y estudiar el efecto de determinados compuestos o fórmulas. “Las aplicaciones de bioimpresión son muy beneficiosos para las empresas de cosméticos, especialmente en Europa, donde las pruebas en animales para cosméticos se prohibieron en 2013. La principal ventaja que ofrece esta tecnología es probar productos éticamente (es decir, no en animales) en diferentes tipos de piel, para obtener resultados más precisos. En este sentido, el grupo L’Oreal desde 2016 estableció una colaboración con la spin-off Poietis para el desarrollo de un modelo 3D del folículo piloso “.

Tecnología que genera estructuras celulares tridimensionales

La Bioimpresión celular 3D se basa en la tecnología de fabricación aditiva de la impresión 3D, generando estructuras celulares tridimensionales mediante la adición capa a capa de un material sin la necesidad de molde.

El material que se adiciona capa a capa es la denominada “biotinta”, un material fruido que se carga en los inyectores de la bioimpresora y que permite mimetizar la arquitectura del tejido celular de interés. Para la experta de AINIA, los principales componentes son: las células vivas representativas del tejido a imprimir, bien de un tipo celular o varios; los biomateriales para la generación de la estructuras o andamiajes (los denominados “scaffolds”), entre otros colágeno, gelatina ó hidrogeles a base de ácido hialurónico o polietilenglicol, componentes para el mantenimiento célula, así como otros compuestos ó moléculas que permita la solidificación ó con capacidad de reticular (“crosslinkers”).

Dado que es complicado que un único material reúna todas las propiedades para la obtener las características necesarias (propiedades reológicas y mecánicas, capacidad de impresión y biocompatibilidad celular), una de las tendencias es hacer uso de biotintas multicomponentes, de modo los materiales suelen ser combinaciones de varios materiales para lograr las propiedades mecánicas deseadas así como facilitar la capacidad de impresión, apunta Lidia Tomás.

Las 4 grandes etapas de la bioimpresión

Para Lidia Tomás, «la creación de las estructuras celulares 3D mediante bioimpresión puede dividirse en 4 grandes etapas: el diseño de la estructura (selección de las células, los materiales para la generación de la biotinta); el proceso de bioimpresión; la post-bioimpresión cultivo de la estructura celular (funcionalizarlo, y/o crecimiento soporte placa, biorreactor…), y, por último, la evaluación de la estructura (comprobar la viabilidad, estructura, y funcionalidad)».

Tres tipos de tecnologías para la bioimpresión

El proceso de bioimpresión celular per se, es decir la forma que se crean las estructuras por el depósito de la biotinta en el soporte, se puede clasificar, según la experta de AINIA, en 3 tipos de tecnologías en las que se basan las diferentes bioimpresoras disponibles en el mercado. En primer lugar, la bioimpresión basada en extrusión, de modo que la biotinta se extruye por los inyectores formando un filamento continuo. Em segundo lugar, la bioimpresión de inyección en gotas, en la que la biotinta se coloca mediante un “goteo discreto” que se van apilando para crear la estructura. Por último, la bioimpresión mediante fotopolimerización, se basa en la sensibilidad a la luz de algunos polímeros para la solidificación de éstos a través de la luz

Por último, en opinión de Lidia Tomás, la bioimpresión celular, una tecnología de ingería tisular revolucionaria, está permitiendo que lo “in vitro” esté más próximo a lo “in vivo”.

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