Traducido por Alejandro Ramos de la Peña
Actualmente, la ingeniería de tejidos permite construir tejidos artificiales, aunque no se ha tenido éxito con órganos completos. Los investigadores de Fraunhofer, en Alemania, están aplicando nuevas técnicas y materiales para generar vasos sanguíneos artificiales en su proyecto BioRap, que será capaz de suministrar tejidos y órganos artificiales más complejos en el futuro.
Había más de 11,000 personas en lista de espera para trasplante de órganos en Alemania, a principios de este año, aunque en promedio solo la mitad de los transplantes solicitados se realizaron. El objetivo de la ingeniería de tejidos es la creación de órganos en el laboratorio para la apertura de nuevas oportunidades en este campo. Lamentablemente, los investigadores aún no han sido capaces de suministrar tejido artificial con nutrientes, ya que no tienen el sistema vascular necesario. Cinco institutos Fraunhofer unieron fuerzas en 2009 para crear vasos sanguíneos artificiales biocompatibles. Parecía imposible la construcción de estructuras tales como vasos capilares, que son tan pequeños y complejos, y en especial las ramificaciones y los espacios hicieron la vida imposible a los investigadores. Pero la ingeniería de producción vino al rescate, porque el rapid prototyping permite construir piezas específicas de acuerdo a cualquier configuración compleja en tres dimensiones. Ahora, científicos del Instituto Fraunhofer están trabajando en la transferencia de esta tecnología, para la generación de pequeñas estructuras de biomaterial mediante la combinación de dos técnicas diferentes: la tecnología de impresión 3-D establecido en el rapid prototyping y la polimerización multifotónica desarrollada en ciencias de los polímeros.
Combinación exitosa
Una impresora de inyección de tinta en 3-D puede generar sólidos en 3 dimensiones a partir de una amplia variedad de materiales con gran rapidez. Aplica el material en capas de forma definida y estas capas están unidas químicamente por la radiación UV. Esto crea micro estructuras, pero la tecnología de impresión 3-D sigue siendo demasiado imprecisa para las estructuras finas de los vasos capilares. Por ello, los investigadores combinan esta tecnología con la polimerización de dos fotones. Mediante el uso de impulsos láser breve pero intenso, impactan el material y estimulan las moléculas en un punto de enfoque muy pequeño por lo que se produce la reticulación de las moléculas. El material se convierte en un sólido elástico, debido a las propiedades de las moléculas precursoras que se han ajustado por los químicos. De esta manera muy precisa, se construyen estructuras elásticas de acuerdo con un plan de construcción de 3 dimensiones. El Dr. Günter Tovar es el director del proyecto en el Instituto Fraunhofer para Interfacial Engineering and Biotechnology IGB en Stuttgart. Cuando nos encontramos con él, describió su trabajo más reciente: “Las técnicas individuales ya están funcionando y están trabajando actualmente en la fase de prueba, el prototipo para el sistema combinado se está construyendo».
Cuando la tinta se convierte en un sistema de vasos artificiales
Se debe tener el material adecuado para la fabricación de sólidos elásticos en tres dimensiones. Esta es la razón por la cual los investigadores crearon tintas especiales, porque la tecnología de impresión requiere de propiedades muy específicas. Los vasos sanguíneos creados tienen que ser flexible y elásticos e interactuar con el tejido natural. Por lo tanto, los tubos sintéticos deben ser biofuncionales para que las células del cuerpo se puedan acoplar a ellos. Los científicos integran biomoléculas modificadas – tales como la heparina y los péptidos de anclaje – en las paredes interiores. También desarrollan tintas hechas de materiales híbridos que contienen una mezcla de polímeros sintéticos y biomoléculas. El segundo paso es que las células endoteliales que forman la capa más interna de la pared pueden acoplarse en los sistemas de tubo. Günter Tovar señala que “el recubrimiento es importante para asegurarse que los componentes de la sangre no se peguen, y continúen con su movimiento.» El vaso sanguíneo sólo puede funcionar en la misma forma que su modelo natural, dirigiendo los nutrientes directamente a su destino, si se puede establecer toda una capa de células vivas.
Oportunidades para la medicina
La simulación virtual de las piezas de trabajo terminado es tan importante para el éxito del proyecto como los nuevos materiales y las técnicas de producción. Los investigadores tienen que calcular con precisión el diseño de estas estructuras y la evolución del sistema vascular para asegurar una velocidad óptima del flujo. Los científicos del Fraunhofer están todavía en los albores de esta tecnología completamente nueva para el diseño elástico de modelos biocompatibles de tres dimensiones. Günter Tovar reconoce “estamos estableciendo una base para la aplicación de rapid prototyping a los biomateriales elásticos y orgánicos. El sistema vascular ilustra de manera muy dramática las oportunidades que esta tecnología puede ofrecer, pero definitivamente no es lo único posible. Un ejemplo sería la construcción de órganos completamente artificiales basados en un sistema de circulación de vasos sanguíneos creados de esta manera para suministrar los nutrientes. Pero aún no son adecuados para los trasplantes, pero el complejo de órganos puede ser utilizado como un sistema de prueba para sustituir los experimentos con animales. También sería concebible para el tratamiento de los pacientes de bypass con vasos artificiales. En cualquier caso, tomará mucho tiempo hasta que realmente seamos capaces de implantar órganos en el laboratorio con sus propios vasos sanguíneos”.
Imagen y Texto obtenidos de:
http://tech.slashdot.org/story/11/09/18/1150256/Artificial-Blood-Vessels-Created-On-a-3D-Printer
