Proyecto de Investigación

"Bioimpresión 3D de Tejidos"

Dra. Grissel Trujillo de Santiago

Escuela de Ingeniería y Ciencias

Tecnológico de Monterrey

México

El déficit de órganos es un problema creciente que afecta a cientos de miles de personas en el mundo. La bioimpresión 3D ofrece la atrevida y esperanzadora promesa de posibilitar la fabricación de órganos funcionales para aquellos pacientes registrados en la interminable lista de espera. Hoy, la bioimpresión de órganos huecos como la vejiga o estructuras tubulares como la uretra, son una realidad. Sin embargo, bioimprimir órganos sólidos más complejos como el riñón e hígado representa un reto mucho mayor. La Dra. Grissel Trujillo de Santiago y equipo, contribuyen a hacer realidad el sueño de bioimprimir órganos desarrollando biomateriales y técnicas que desafían los límites actuales de la bioimpresión 3D.

La bioimpresión 3D es una tecnología de manufactura aditiva que consiste depositar capa por capa una mezcla compuesta de biomateriales y células vivas que formarán una estructura 3D prediseñada. El diseño arquitectónico y la selección de materiales y células se definirá en función del tejido que desee fabricarse. Una vez impreso, el constructo es nutrido e incubado bajo condiciones de esterilidad. Con el tiempo, las células contenidas en la estructura proliferan y maduran, formando así, tejidos biológicos artificiales.

Las tecnologías de bioimpresión actuales aún se encuentran limitadas en la capacidad de fabricar tejidos biológicos de tamaño relevantes en la clínica. Es un gran reto generar tejidos con grosores superiores a 0.2 mm, pues las células encapsuladas en el interior, no reciben el oxígeno suficiente para sobrevivir. Una solución a este problema es la vascularización, es decir, la incorporación de vasos sanguíneos artificiales que permitan el suministro continuo de oxígeno y nutrientes al tejido. Otra limitación de la bioimpresión hoy, es la de generar estructuras biológicas con microarquitectura similar a las naturalmente presentes en los tejidos humanos. Estos dos aspectos, la fina microestructura y la presencia de vasos sanguíneos, son imprescindibles para fabricar un tejido artificial funcional y mantenerlo vivo y sano.

El grupo de la Dra. Grissel Trujillo de Santiago desarrolla tecnologías que recrean la microestructura de los tejidos y que incorporan de manera práctica y eficiente estructuras similares a los vasos sanguíneos. Trujillo de Santiago y colaboradores han encontrado en los flujos caóticos una herramienta simple, pero muy poderosa para lograr ambos objetivos. Los flujos caóticos permiten manipular fluidos para crear estructuras predecibles matemáticamente. En este contexto, el caos no implica desorden, pero sí es un proceso que evoluciona exponencialmente y por lo tanto, muy eficiente en generar arquitectura. Las estructuras son formadas por procesos repetidos de deformación y plegamiento del flujo y alcanzan una resolución muy alta (en la escala de micras). Venturosamente dichas estructuras caóticas mimetizan a aquellas naturalmente presentes en tejidos humanos.

El sistema de bioimpresión caótica diseñado por la Dra. Trujillo-de Santiago y colaboradores permite el uso de múltiples materiales simultáneamente. Con el objetivo de fabricar tejidos vascularizados, se usarán dos tipos materiales: permanentes y fugitivos. Los primeros originarán el tejido sólido, mientras que los fugitivos abandonarán el constructo creando estructuras huecas, similares a los vasos sanguíneos presentes en tejidos humanos. Esta vasculatura artificial, permitirá la perfusión de medio fresco y oxigenado que nutrirá y mantendrá vivo al tejido.

Es altamente probable que en dos décadas seamos testigos de la bioimpresión 3D de órganos trasplantables a pacientes. La Dra. Grissel y su grupo de investigación buscan decididamente contribuir a la materialización de ese sueño.