Investigadores de la Universidad de Galway han desarrollado un método de bioimpresión de tejido que cambia de forma como resultado de las fuerzas generadas por la célula, similar a lo que sucede en el tejido biológico durante el desarrollo de los órganos.
La ciencia innovadora se centró en replicar el tejido cardíaco, acercando la investigación a la creación de órganos bioimpresos funcionales, que tendrán amplias aplicaciones en el modelado de enfermedades, la detección de fármacos y la medicina regenerativa.
La investigación fue dirigida por la Escuela de Ingeniería y el Centro de Investigación de Dispositivos Médicos de Irlanda CÚRAM de la Universidad de Galway y ha sido publicada en la revista Materiales funcionales avanzados.
La tecnología de bioimpresión utiliza células vivas dentro de un material especial de “biotinta”, una sustancia o material que puede soportar células vivas y, debido a sus propiedades, inhibe la adhesión celular, la proliferación durante la maduración y puede ayudar en la diferenciación. Esta tecnología es muy prometedora para la creación de órganos cultivados en laboratorio que se parezcan mucho a sus equivalentes humanos.
Sin embargo, la bioimpresión de órganos completamente funcionales sigue siendo un obstáculo importante. Por ejemplo, si bien los tejidos cardíacos bioimpresos pueden contraerse, su fuerza contráctil suele ser mucho más débil que la de un corazón adulto sano.
Los métodos convencionales de bioimpresión a menudo apuntan a recrear directamente la forma anatómica final de un órgano como el corazón, pasando por alto el papel crítico de los cambios dinámicos de forma durante el desarrollo embrionario natural. Por ejemplo, el corazón comienza como un tubo simple que sufre una serie de giros y vueltas para formar su estructura madura de cuatro cámaras. Estos comportamientos de cambio de forma son esenciales para esculpir el crecimiento y la maduración de las células del corazón.
Un equipo de investigación de la Universidad de Galway reconoció esto y desarrolló una nueva técnica de bioimpresión que incorpora comportamientos clave de cambio de forma.
Ankita Pramanak, autora principal del estudio y candidata al doctorado CÚRAM en la Universidad de Galway, dijo: “Nuestro trabajo presenta una nueva plataforma, que utiliza bioimpresión integrada para bioimprimir tejidos que se someten a una configuración 4D programable y predecible mediante fuerzas generadas por células. “Utilizando este nuevo proceso, descubrimos que el modelado mejoraba la madurez estructural y funcional del tejido cardíaco. “
La investigación ha demostrado que las fuerzas generadas por células pueden guiar los cambios de forma de los tejidos bioimpresos, y fue posible controlar la magnitud de los cambios de forma modificando factores como la geometría de impresión inicial y la rigidez de la biotinta. Se descubrió que la transformación esculpe la alineación celular y mejora las propiedades contráctiles del tejido. El equipo de investigación también desarrolló un modelo computacional que puede predecir el comportamiento de deformación del tejido.
El profesor Andrew Daly, profesor asociado de ingeniería biomédica e investigador financiado por CÚRAM e investigador principal del proyecto, dijo: “Nuestra investigación muestra que al permitir que los tejidos cardíacos bioimpresos cambien de forma, comienzan a latir más fuerte y más rápido. La maduración limitada de los tejidos bioimpresos ha sido un desafío importante en el campo, por lo que este fue un resultado emocionante para nosotros, con la capacidad de Estamos maduros en un entorno de laboratorio, para crear tejido cardíaco bioimpreso más avanzado, en nuestro proyecto en curso del Consejo Europeo de Investigación sobre cómo transformar esta forma. Estamos entusiasmados de fabricar el automóvil, que es progresivo. Se centra en la bioimpresión de inspiración funcional.
“Todavía estamos muy lejos de la bioimpresión de tejido funcional que pueda implantarse en humanos, y el trabajo futuro deberá explorar cómo podemos escalar nuestro enfoque de bioimpresión a corazones a escala humana.
“Necesitaremos integrar vasos sanguíneos para mantener vivas construcciones tan grandes en el laboratorio, pero en última instancia, este avance nos acerca a la creación de órganos bioimpresos funcionales, que tienen una amplia aplicación en la medicina cardiovascular”.
