Refuerzo para la rodilla: bioimpresión 3D con células de cartílago del propio organismo
Biotintas a base de polímeros
Las actividades deportivas favorecen nuestra salud, pero pueden provocar lesiones del sistema musculoesquelético si no se realizan correctamente. Esto suele afectar al cartílago de las articulaciones. Los defectos del cartílago no tratados pueden provocar artrosis a una edad avanzada, para la que actualmente no existe ningún tratamiento eficaz. Los implantes personalizados de células de cartílago realizados mediante impresión 3D deberían ofrecer un remedio en el futuro. Para ello se están desarrollando tintas de impresión especiales que contienen las células cartilaginosas del propio organismo. El proyecto de cuatro años del Instituto Fraunhofer de Investigación Aplicada de Polímeros IAP y la Universidad Tecnológica de Brandemburgo Cottbus-Senftenberg BTU comenzó en enero de 2024 y está financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación (BMBF) con unos 2 millones de euros.
Los implantes personalizados de células cartilaginosas de la impresora 3D están destinados a sustituir cartílagos defectuosos en el futuro. La tinta de la impresora contiene células cartilaginosas del propio organismo.
© Fraunhofer IAP / Jadwiga Galties
Los daños en el cartílago de la rodilla u otras articulaciones muestran poca capacidad de autocuración, ya que el cartílago carece de vasos sanguíneos. Un método probado para tratar estos defectos es el trasplante de células cartilaginosas del propio organismo. Consiste en tomar células cartilaginosas sanas de una zona menos estresada de la articulación afectada, multiplicarlas en el laboratorio y trasplantarlas a la zona dañada del cartílago. Aunque esta técnica ayuda a aliviar el dolor, mejorar la función articular y ralentizar la progresión del daño cartilaginoso, no puede utilizarse en todos los casos. Se están buscando alternativas, sobre todo para los defectos de cartílago de mayor tamaño.
La bioimpresión 3D, también conocida como bioprinting, abre aquí un enorme potencial. Esta tecnología de fabricación permite producir tejido biológico en formato tridimensional. Al igual que los procesos convencionales de fabricación aditiva, la bioimpresión 3D consiste en construir capas de materiales para formar una estructura específica. Sin embargo, los biomateriales se utilizan como tintas de impresión, en las que incluso pueden incrustarse células vivas.
Tintas biológicas para bioimpresión 3D
"En el proyecto BioPol-3D estamos desarrollando tintas para bioimpresión 3D que ya contienen las células cartilaginosas del paciente. Las células están embebidas en un hidrogel. Estas biotintas pueden reticularse o estabilizarse durante o después de la impresión para crear la forma y estructura deseadas", explica el profesor Ruben R. Rosencrantz, jefe de la división de investigación "Ciencias de la vida y bioprocesos" del Fraunhofer IAP y titular de la cátedra "Materiales poliméricos biofuncionales" de la BTU.
Los investigadores utilizan glucopolímeros, entre otros materiales, como matriz de hidrogel. Éstos se sintetizan de forma especial y son idóneos para reproducir el entorno natural de las células cartilaginosas del organismo. Sin embargo, los glicopolímeros aún no se han utilizado como material de construcción. Como parte del proyecto, el equipo está investigando la idoneidad de los glucopolímeros para la bioimpresión 3D en cuanto a sus propiedades materiales y de procesamiento, y optimizándolos para este fin. "Para el desarrollo de estos glicopolímeros, estamos combinando nuestra experiencia química y biotecnológica en el Fraunhofer IAP de una manera única. Esta combinación desempeña un papel decisivo para BioPol-3D, ya que la optimización del material debe ajustarse con gran precisión a los procesos biológicos. ", afirma Rosencrantz.
"Nuestro enfoque para imprimir las células del cartílago va más allá de los métodos convencionales, porque moldeamos el componente biológico -las células del cartílago- directamente. En otras palabras, no imprimimos primero un andamio sobre el que luego se colocan las células", añade la profesora Ursula Anderer, colega de la BTU y titular de la cátedra de "Biología celular e ingeniería de tejidos".
"Hay una serie de parámetros que debemos tener en cuenta para desarrollar tintas imprimibles: las células sensibles del cartílago deben seguir siendo vitales, las tintas deben ser biocompatibles y biodegradables de forma controlada y, por último, la forma deseada del cartílago debe tener un alto grado de estabilidad y resistencia. Nuestro objetivo es establecer un cultivo celular 3D avanzado para el tratamiento de daños en el cartílago y, al mismo tiempo, revolucionar la producción de este tipo de cuerpos moldeados mediante fabricación aditiva", afirma Anderer.
La bioimpresión 3D refuerza el poder innovador de Lusatia
La bioimpresión 3D es un mercado en alza que está atrayendo a numerosas pequeñas y medianas empresas y start-ups, un desarrollo que también beneficiará a Lusatia. "La intensa colaboración con la BTU y el grupo de proyecto "Biologisation/Biofunctionalisation of Polymers BioPol" del Fraunhofer IAP ofrece un gran potencial para desarrollar materiales aún más innovadores para la bioimpresión 3D en el futuro. Si estos materiales y procesos tienen éxito, en el futuro también podremos abrir aplicaciones en los campos de la tecnología de sensores o la cosmética. Esto refuerza el poder innovador de la región en el campo de la impresión 3D y fomenta las actividades de cambio estructural en Lusacia", afirma Rosencrantz.
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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