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Printed tissue on osteochondral plug

El día de ayer les informamos cómo científicos argentinos habían logrado imprimir piel humana, ahora ingenieros de la Universidad de Penn State desarrollaron un proceso de bioimpresión 3D para poder crear parches de cartílago para las articulaciones desgastadas.

“Nuestro objetivo es crear tejido que pueda ser usado para reemplazar grandes cantidades de tejido desgastado. Los que tienen osteoartritis en las articulaciones sufren mucho. Necesitamos una nueva alternativa de tratamiento para esto“, dijo Ibrahim T. Ozbolat, responsable de la investigación.

El cartílago es un buen tejido para la bioimpresión a gran escala, ya que está formada por un solo tipo de células y no tiene vasos sanguíneos dentro del tejido. También es un tejido que no se puede reparar a sí mismo. Una vez que el cartílago se daña, permanece dañado.

En los primeros intentos su utilizaban hidrogeles para hacer crecer el cartílago, sin embargo estos no permiten que las células crezcan de manera normal, confinando a las células y no permite que se comuniquen como lo hacen en tejidos nativos.

Para este nuevo enfoque y producirlo a mayor escala sin necesidad de utilizar un andamio, se utilizó un pequeño tubo hecho de alginato, un extracto de algas, de unas 3 a 5 centésimas de pulgada de diámetro. Después inyectaron las células del cartílago en el tubo y dejaron que crecieran durante una semana y se adhiriesen entre sí. Dado que las células no se adhieren al alginato, pudieron extraer el tubo y quedarse con una hebra de cartílago.

La hebra de cartílago sustituye a la tinta en el proceso de impresión 3D. Usando un prototipo de boquilla especialmente diseñada para sostener y alimentar la cadena de cartílago, la impresora 3D crea filas de hebras de cartílago siguiendo cualquier patrón que los investigadores deseen.

Después de aproximadamente media hora, el parche de cartílago se autoadhiere lo suficiente para mover a una placa de Petri. Los investigadores pusieron el parche en medios nutrientes para permitirle que se integrara más en una sola pieza de tejido. Finalmente, los filamentos se adhieren plenamente y se funden entre sí.

“Podemos fabricar hilos de la longitud que queramos“, dijo Ozbolat. “Porque no hay andamios, el proceso de la impresión del cartílago es escalable, por lo que los parches se pueden hacer más grandes también. Podemos imitar un cartílago articular real mediante la impresión vertical de hebras y luego horizontal, para imitar la arquitectura natural“.

El cartílago artificial producido por el equipo es muy similar al cartílago nativo de vaca. Sin embargo, las propiedades mecánicas son inferiores a las del cartílago natural, pero mejores que las del cartílago producido con andamios de hidrogel. El cartílago natural se forma con la presión de las articulaciones, y Ozbolat piensa que la presión mecánica sobre el cartílago artificial mejorará las propiedades mecánicas.

Si este proceso se aplica finalmente a los cartílagos humanos, probablemente cada individuo tratado tendría que proporcionar su propio material de origen para evitar el rechazo de los tejidos. La fuente podría ser células de cartílago existentes o células madre diferenciadas en células de cartílago.

Referencia: Penn State, Nature

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