Una bioimpresora 3D de alta velocidad puede fabricar estructuras que imitan fielmente diversos tejidos del cuerpo humano

Ingenieros biomédicos de la Universidad de Melbourne han inventado un sistema de impresión 3D, o bioimpresora, capaz de fabricar estructuras que imitan fielmente los diversos tejidos del cuerpo humano, desde tejido cerebral blando hasta materiales más duros como cartílagos y huesos.

Esta tecnología de vanguardia ofrece a los investigadores del cáncer una herramienta avanzada para replicar órganos y tejidos específicos, mejorando significativamente el potencial para predecir y desarrollar nuevas terapias farmacéuticas. Esto allanaría el camino para un descubrimiento de fármacos más avanzado y ético al reducir la necesidad de realizar pruebas con animales.

La investigación es publicado en el diario Naturaleza.

El jefe del Laboratorio Collins BioMicrosystems de la Universidad de Melbourne, el profesor asociado David Collins, dijo: «Además de mejorar drásticamente la velocidad de impresión, nuestro enfoque permite cierto grado de posicionamiento de las células dentro de los tejidos impresos. El posicionamiento incorrecto de las células es una de las principales razones por las que la mayoría de las bioimpresoras 3D fallan. para producir estructuras que representen con precisión el tejido humano.

«Así como un automóvil requiere que sus componentes mecánicos estén dispuestos con precisión para su correcto funcionamiento, también las células de nuestros tejidos deben estar organizadas correctamente. Las bioimpresoras 3D actuales dependen de que las células se alineen naturalmente sin guía, lo que presenta limitaciones significativas.

«Nuestro sistema, por otro lado, utiliza ondas acústicas generadas por una burbuja vibrante para posicionar células dentro de estructuras impresas en 3D. Este método proporciona la ventaja necesaria para que las células se desarrollen hasta convertirse en los tejidos complejos que se encuentran en el cuerpo humano».

La mayoría de las bioimpresoras 3D disponibles comercialmente se basan en un enfoque de fabricación lento, capa por capa, lo que presenta varios desafíos. Este método puede tardar horas en finalizar, poniendo en peligro la viabilidad de las células vivas durante el proceso de impresión. Además, una vez impresas, las estructuras celulares deben transferirse cuidadosamente a placas de laboratorio estándar para su análisis y obtención de imágenes, un paso delicado que corre el riesgo de comprometer la integridad de estas frágiles estructuras.

El equipo de investigación de la Universidad de Melbourne ha dado la vuelta al proceso actual mediante el desarrollo de un sofisticado sistema óptico, que reemplaza la necesidad de un enfoque capa por capa.

La técnica innovadora utiliza burbujas vibratorias para imprimir estructuras celulares en 3D en cuestión de segundos, lo que es aproximadamente 350 veces más rápido que los métodos tradicionales y permite a los investigadores replicar con precisión tejidos humanos con resolución celular.

Al reducir drásticamente el tiempo de impresión 3D e imprimir directamente en placas de laboratorio estándar, el equipo ha podido aumentar significativamente la tasa de supervivencia celular, al tiempo que elimina la necesidad de manipulación física. Asegurar que las estructuras impresas permanezcan intactas y estériles durante todo el proceso.

Doctor en Filosofía. El estudiante Callum Vidler, autor principal de este trabajo, dijo que la tecnología innovadora ya estaba generando entusiasmo en el sector de la investigación médica.

«Los biólogos reconocen el inmenso potencial de la bioimpresión, pero hasta ahora se ha limitado a aplicaciones con un rendimiento muy bajo», afirmó. «Hemos desarrollado nuestra tecnología para abordar esta brecha, ofreciendo avances significativos en velocidad, precisión y consistencia. Esto crea un puente crucial entre la investigación de laboratorio y las aplicaciones clínicas.

«Hasta ahora, hemos colaborado con alrededor de 60 investigadores de instituciones como el Centro Oncológico Peter MacCallum, la Facultad de Medicina de Harvard y el Centro Oncológico Sloan Kettering, y la respuesta ha sido abrumadoramente positiva».