Un grupo de investigadores crea un revolucionario método de impresión 3D para globos oculares y corazones

Yifei Jin, un ingeniero mecánico de la Universidad de Nevada-Reno, se dedica a la impresión 3D de ojos y tejidos vivos. Jin y su equipo recientemente presentaron un nuevo método para crear órganos biocompatibles, desde ojos hasta corazones completos o partes de estos.

Una nueva revolución: Impresión 3D de tejidos y órganos humanos

La impresión 3D de tejidos y órganos humanos es un campo en constante evolución, aunque aún está en una etapa experimental. Se enfrenta a desafíos debido a las limitaciones de escala de los métodos de impresión y a la necesidad de encontrar materiales biocompatibles.

Yifei Jin y su equipo de la Universidad de Nevada-Reno han presentado en la revista PNAS un novedoso método para imprimir órganos y tejidos en varias escalas. Utilizan una tinta biológica fotocurable que contiene partículas de nanoarcilla y un polímero termosensible para soportar las estructuras durante la impresión. 

Este enfoque podría ser un paso importante hacia la fabricación de órganos biocompatibles, desde ojos hasta válvulas coronarias, utilizando tecnología de impresión 3D.

¿Cómo se ha desarrollado este método?

Los investigadores han desarrollado un método innovador para esculpir los ojos y córneas utilizando impresión 3D y un baño de fluido elástico. Ajustan la altura de la capa del tejido impreso dinámicamente dentro del baño para lograr una superficie lisa en la córnea, todo a una escala microscópica. 

Con la adición controlada de líquido, logran crear estructuras que imitan un globo ocular humano completo, con retina, cristalino y nervio óptico.

Además de los ojos en impresión 3D, también han fabricado con éxito una válvula cardíaca aórtica y un corazón humano a escala real utilizando este método. Aunque aún no está listo para su aplicación clínica, los autores sugieren que podría ser útil en la educación médica, la planificación quirúrgica, la modelación de enfermedades y la fabricación de dispositivos portátiles, wearables y robótica blanda.

¿De dónde surge la bioimpresión 3D?

La historia de la bioimpresión 3D se remonta a más de dos décadas, con avances significativos pero una aplicación clínica limitada hasta ahora. En 1988, la Universidad de Texas comenzó a explorar la idea utilizando impresoras de inyección de tinta adaptadas para crear tejidos básicos con células. Sin embargo, el hito llegó en 2002, cuando Anthony Atala de la Universidad de Wake Forest logró producir el primer modelo de órgano: un miniriñón no funcional.

Desde entonces, se han desarrollado diversos prototipos, incluyendo la impresión de ojos en 3D, pero todos enfrentan un desafío fundamental: la vascularización. Esto implica la necesidad de que los órganos impresos puedan ser irrigados por el sistema sanguíneo y funcionar dentro del cuerpo humano.

Se han explorado diferentes enfoques, como el desarrollado por Jennifer Lewis del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de la Universidad de Harvard en 2016, y otro utilizando hojas de espinaca para vascularizar un modelo de corazón humano presentado por el Instituto Politécnico de Worcester en 2017.

Una alternativa es utilizar órganos reales como andamiaje, eliminando las células y luego imprimiendo tejido "vivo" utilizando material del futuro receptor del órgano. Takanori Takebe, de la Universidad de Yokohama, fue pionero en este enfoque al construir tejido hepático con células madre. 

Aunque ninguno de estos métodos se ha integrado en la práctica clínica habitual, la bioimpresión ha avanzado en la fabricación de tejidos específicos, allanando el camino hacia una impresión 3D personalizada, incluso directamente en los órganos dañados del paciente.