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La bio-impresión 3D por la se se podrá realizar la impresión de tejidos y órganos forma parte de las tecnologías que sin duda constituirán el futuro cercano de nuestra medicina. No obstante, la bio-impresión tiene otras aplicaciones pudiéndose emplear para la evaluación inicial de nuevos fármacos y en la generación de modelos de enfermedades in vitro. Con ello se quiere alcanzar una mayor comprensión de las enfermedades y desarrollar de nuevas terapias. Además, la bioimpresión 3D permite personalizar los tejidos que se construyen y adaptarlos a las necesidades de los pacientes, y por tanto podemos enmarcarla dentro de las técnicas de la Medicina personalizada de precisión .

Materiales para impresión de tejidos 3D

Las biotintas son biomateriales compuestos por una combinación de células y biomoléculas, que pueden ser material genético (ADN), fármacos, factores de crecimiento, sustancias bioactivas y componentes extracelulares.

El término biomateriales hace referencia a cualquier material capaz de interactuar con sistemas biológicos. Son particularmente relevantes los polímeros de origen natural o sintético, que se usan para generar el andamiaje (o scaffold).

Otra forma de obtener una estructura de soporte altamente precisa es la generación de órganos descelularizados, formados por un órgano de un individuo donante al que se le extraen las células, dejando la matriz extracelular y siendo a su vez rellenado con las células del receptor.

Las bioimpresoras y los biomateriales empleados deben tener unas características determinadas que garanticen la viabilidad y funcionalidad celular durante y después del proceso de bioimpresión.

En el proceso de impresión de tejidos , las células más empleadas son las madre, las adultas de tejidos o células pluripotenciales inyectadas. Dichas células pueden ser autólogas (del propio paciente) o alogénicas (de otra persona).

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Técnicas de la bioimpresión 3D

La impresión de tejidos es una tecnología que se puede llevar a cabo siguiendo diferentes técnicas, dependiendo de las características del proyecto y el tiempo de realización.

Las técnicas de bio-impresión más conocidas son las siguientes:

Bio-impresión 3D por chorro de tinta

Técnica controlada por software, en la cual se utilizan impresoras de tinta donde por distintos procedimientos la biotinta descompuesta en gotas se carga en el cartucho.

Bio-impresión 3D asistida por láser

Las impresoras que están asistidas por láser se caracterizan por tener mayor precisión además de tener una gran utilidad en el futuro. Esta técnica consiste en un rayo láser el cual es enfocado en un sustrato absorbente resultante de la generación de una burbuja por presión en la que se deposita el material biológico sobre una superficie colectora.

Bio-impresión 3D por micro-extrusión 

Técnica que consiste en la extrusión de la biotinta almacenada por presión a través de un dispensador con sistema aéreo mecánico o solenoide, imprimiendo así de forma continua. Es la técnica más común.

Estereolitografía

Técnica de impresión SLA que consiste en la solidificación de un fotopolímero a través de la iluminación. Se puede aplicar en la bioimpresión con hidrogeles sensibles a la luz. 

Bio-impresión por ondas acústicas

Técnica que utiliza las llamadas pinzas acústicas, donde se pueden manipular células o partículas individuales y el uso de ondas acústicas superficiales.

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Etapas de la impresión de tejidos 3D

Pre-impresión

Selección de células y creación del diseño. Para ello se utilizan tecnologías de imagen médica, como la Tomografía Computarizada y la Imagen por Resonancia Magnética (TC e IRM). Estas proporcionan información precisa sobre la estructura tridimensional. Para el modelado digital de la arquitectura de los tejidos se utiliza el diseño guiado por ordenador y fabricación guiada por ordenador.

Bio-impresión

Debido a que necesariamente requiere el uso de células, debe realizarse en el laboratorio, en unas condiciones especiales similares a las de un laboratorio de cultivo celular.

Post-impresión

Fase de maduración celular de las células generadas por solución de iones o luz UV.

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Aplicaciones actuales

Modelos 3D de patologías y testeo de fármacos

Se buscan alternativas para no tener que usar a los animales en la experimentación biomédica, aunque ya se ha reducido bastante. Para ello la bioimpresión representa una solución frente a este problema, gracias a la generación de tejidos u órganos orientados al testeo de fármacos o a la generación de modelos fisiopatológicos. De esta manera se pueden obtener resultados extrapolables a humanos sin necesidad de animales.

Ingeniería de impresión de tejidos: Bioimpresión de tejidos de estructura sencilla

  • Estructuras tubulares huecas.
  • Estructuras tubulares huecas.
  • Órganos huecos, como vejigas y vaginas, que se han conseguido producir por ingeniería tisular convencional e implantar con poco éxito en algunos pacientes.
  • Órganos sólidos, con distintas propiedades funcionales, mecánicas y de soporte, como pulmones, corazón o hígado, aún no han podido producirse por estas.

Retos de la bio-impresión 3D

La disminución de tiempos a la hora de la creación de tejidos es imprescindible, desarrollando estrategias que lo permitan. Estos retos se caracterizan en lo siguiente:

  • Obtención de células correctamente caracterizadas, las cuales puedan ser obtenidas en un tiempo comprensible. Es importante comprobar que el conjunto de células obtenidas tenga las mismas características. Se sigue trabajando en la creación de estrategias que permitan reducir los tiempos, al igual que la creación de bancos de células de donantes.
  • Será necesario establecer los circuitos y procesos ad hoc, por un lado, intrahospitalarios, que garanticen que el producto de bioimpresión se maneja bajo estrictas condiciones de seguridad y esterilidad manteniendo las condiciones óptimas de los productos de bioimpresión antes de ser implantados en el paciente
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Muchos son los retos que la bioimpresión tiene por delante y muchas las promesas de lo mucho que va a aportar a la medicina personalizada del futuro. Desde Abax seguimos pendientes de los avances y os seguiremos informando. Si quieres más información, sigue en este enlace.

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