Los científicos usan tinta nueva para imprimir en 3D "hueso" con células vivas
Las impresoras 3D pueden algún día convertirse en un accesorio permanente del quirófano
Los científicos de la Universidad de Wisconsin en Sydney han desarrollado una tinta con base de cerámica que podría permitir a los cirujanos en el futuro imprimir en 3D partes de hueso completas con células vivas que podrían utilizarse para reparar el tejido óseo dañado.
Los científicos han descubierto cómo imprimir estructuras óseas utilizando una impresora 3D y un "baño" gelatinoso que contiene células vivas.
UNSW
Utilizando una impresora 3D que utiliza una tinta especial hecha de fosfato de calcio, los científicos desarrollaron una nueva técnica, conocida como bioimpresión cerámica omnidireccional en suspensiones celulares (COBICS), que les permite imprimir estructuras óseas que se endurecen en cuestión de minutos cuando se colocan en agua.
Si bien la idea de imprimir en 3D las estructuras óseas no es nueva, es la primera vez que se puede crear un material de este tipo a temperatura ambiente, con células vivas, y sin químicos agresivos ni radiación, dice la Dra. Iman Roohani de la Escuela de Química de la Universidad de Wisconsin.
"Esta es una tecnología única que puede producir estructuras que imitan de cerca el tejido óseo", dice.
"Podría utilizarse en aplicaciones clínicas donde hay una gran demanda de reparación in situ de defectos óseos como los causados por traumatismos, cáncer o donde se reseca un gran trozo de tejido".
El profesor asociado Kristopher Kilian, que co-desarrolló la tecnología de vanguardia con el Dr. Roohani, dice que el hecho de que las células vivas puedan formar parte de la estructura impresa en 3D, junto con su portabilidad, lo convierten en un gran avance sobre la tecnología actual de vanguardia.
Hasta ahora, dice, hacer un pedazo de material parecido al hueso para reparar el tejido óseo de un paciente implica primero ir a un laboratorio para fabricar las estructuras usando hornos de alta temperatura y químicos tóxicos.
"Esto produce un material seco que luego se lleva a un ambiente clínico o a un laboratorio, donde lo lavan profusamente y luego le agregan células vivas", dice el Profesor Kilian.
"Lo bueno de nuestra técnica es que se puede extrudir directamente en un lugar donde hay células, como una cavidad en el hueso de un paciente. Podemos ir directamente al hueso donde hay células, vasos sanguíneos y grasa, e imprimir una estructura parecida a un hueso que ya contiene células vivas, justo en esa zona".
"Actualmente no hay tecnologías que puedan hacer eso directamente."
En un trabajo de investigación publicado recientemente en Advanced Functional Materials, los autores describen cómo desarrollaron la tinta especial en una matriz de microgeles con células vivas.
"La tinta aprovecha un mecanismo de fijación a través de la nanocristalización local de sus componentes en ambientes acuosos, convirtiendo la tinta inorgánica en nanocristales de apatito óseo mecánicamente entrelazados", dice la Dra. Roohani.
"En otras palabras, forma una estructura químicamente similar a los bloques de construcción de huesos. La tinta está formulada de tal manera que la conversión es rápida, no tóxica en un ambiente biológico y sólo se inicia cuando la tinta se expone a los fluidos corporales, proporcionando un amplio tiempo de trabajo para el usuario final, por ejemplo, los cirujanos".
Dice que cuando la tinta se combina con una sustancia colágena que contiene células vivas, permite la fabricación in situ de tejidos parecidos a los huesos que pueden ser adecuados para aplicaciones de ingeniería de tejidos óseos, modelado de enfermedades, detección de drogas y reconstrucción in situ de defectos óseos y osteocondrales.
Ya ha habido un gran interés por parte de los cirujanos y los fabricantes de tecnología médica. El profesor Kilian cree que, aunque es pronto, este nuevo proceso de impresión ósea podría abrir una nueva forma de tratar y reparar el tejido óseo.
"Este avance realmente allana el camino a numerosas oportunidades que creemos que podrían ser transformadoras: desde usar la tinta para crear hueso en el laboratorio para el modelado de enfermedades, como material bioactivo para la restauración dental, hasta la reconstrucción ósea directa en un paciente", dice el Prof. Kilian.
"Me imagino un día en el que un paciente que necesite un injerto óseo pueda entrar en una clínica en la que la estructura anatómica de su hueso sea fotografiada, traducida a una impresora 3D e impresa directamente en la cavidad con sus propias células.
"Esto tiene el potencial de cambiar radicalmente la práctica actual, reduciendo el sufrimiento del paciente y en última instancia, salvando vidas."
A continuación, el dúo realizará pruebas in vivo en modelos animales para ver si las células vivas de las construcciones parecidas a huesos continúan creciendo después de ser implantadas en el tejido óseo existente.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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