Impresión en 3D

Cuando un órgano se deteriora y no cumple adecuadamente sus funciones, quizás haya que sustituirlo. La disponibilidad de órganos naturales es limitada y, además, a veces presentan incompatibilidades con los receptores de los trasplantes, ya que sus organismos pueden no reconocer como propio el implante y rechazarlo. La alternativa más prometedora pasa por la creación de sistemas artificiales a partir de materiales biológicos y células del paciente, capaces de alcanzar la capacidad funcional del órgano que reemplazan y adaptados a las condiciones particulares de cada individuo. Todavía estamos lejos de ver un corazón a escala real y con la facultad de replicar con exactitud los procesos biológicos de uno de verdad. Pero no parece impensable; ya se han dado algunos pasos para intentar que los órganos a medida sean, algún día, factibles.

La reprografía en tres dimensiones es el conjunto de tecnologías que permite fabricar objetos tridimensionales a partir de la superposición de capas de materiales que pueden ser de naturaleza diferente y tener propiedades diversas. Las primeras aplicaciones en medicina regenerativa de impresiones en 3D se hicieron con prótesis sólidas creadas con materiales plásticos, cerámicos o de titanio. La tecnología permite ajustar exactamente las piezas a las necesidades de cada paciente, con un grado de personalización inviable en la producción industrial. Sin embargo, estas piezas artificiales, si bien se integran mejor que las convencionales, no están exentas de presentar complicaciones. La evolución lógica de la impresión en tres dimensiones en el ámbito de la medicina es fabricar estructuras con la capacidad biológica de integrarse en el cuerpo del receptor.

De la impresión a la bioimpresión

El método consiste en utilizar materiales biocompatibles, que no sean rechazados por el organismo, y poblados por células del paciente ─para evitar, también, posibles rechazos. Los biomateriales ejercerían de receptáculo para las células que, una vez implantado el órgano, se irían reproduciendo hasta ocupar el espacio que les corresponda. Eso incluye el espacio ocupado por los materiales que, al ser biodegradables, se irán descomponiendo poco a poco. Actualmente existen dos técnicas de impresión de órganos: la más utilizada es generar una estructura a base de polímeros que posteriormente es repoblada con células en un biorreactor. La otra imprime los órganos capa a capa; es decir, que el producto que sale de la máquina ya incluye el cultivo celular. En ambos casos, los materiales que sirven de base celular se desintegran.

El gran obstáculo de la reprografía en 3D es lograr imitar la vascularización

El Wake Forest Institute for Regenerative Medicine de Winston-Salem, dirigido por Anthony Atala, ha conseguido fabricar unos sistemas similares a los riñones, que, efectivamente, utilizan células vivas pero que no consiguen reproducir los procesos biológicos del órgano. Se trata, por tanto, de un simple prototipo sin capacidad funcional. Y es que el gran obstáculo de la reprografía en 3D es imitar la vascularización, el proceso de formación de los vasos sanguíneos que hacen llegar los nutrientes a todas y cada una de las células. Hasta ahora no se ha logrado crear y hacer crecer vasos sanguíneos de manera que se extiendan hasta irrigar todo el órgano.

El equipo de Jennifer Lewis en el Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, en la Universidad Harvard, ha desarrollado una técnica que permitiría imprimir tejidos con vasos sanguíneos potencialmente funcionales y con múltiples tipos celulares. El descubrimiento hace posible estructuras que se acercan un poco más a la complejidad del cuerpo humano. De hecho, ya se han creado los primeros tejidos gracias a la tecnología de impresión en 3D. La empresa Organovo comercializa muestras hepáticas que imitan la actividad del hígado con bastante fidelidad. El producto no se puede utilizar para la asistencia clínica, pero sí para testar medicamentos. Cada tira de tejido mide 0,5 milímetros de espesor, lo que equivale a veinte capas de células superpuestas, y sobrevive hasta cuarenta y dos días.

Es un plazo de tiempo superior al que ofrecían los sistemas de cultivo de células en 2D que utilizaba tradicionalmente la industria farmacológica. Además, los resultados obtenidos en los ensayos son tan fiables como con tejidos nativos. El reto principal de la bioimpressió, por tanto, es escalar la dimensión de estos tejidos que ya se están creando, y saber integrar sistemas de vascularización a los órganos artificiales complejos.

Hay, sin embargo, líneas alternativas a la impresión en 3D para crear órganos artificiales. Una es la descelularización de órganos naturales: se utilizan donaciones descartadas para trasplantes, se conserva la estructura y se repueblan de células del receptor. Esta técnica se ha probado también con materiales porosos con resultados esperanzadores. Takanori Takebe, de la Universidad de Yokohama, ha conseguido generar tejido hepático a partir del cultivo de células madre potenciales inducidas. Y varios equipos de investigadores han podido reproducir en un chip órganos humanos que replican la actividad funcional de los órganos originales.

Hoy en día se pueden recrear estructuras más bien sencillas. Todavía estamos lejos de disponer de órganos complejos y completos

La tecnología de impresión en 3D podría ser el método más rápido y más barato si llega a desarrollarse tanto como pronostican sus partidarios ─que no será antes de veinte y cinco o treinta años. Mientras tanto, encontraremos otras aplicaciones sanitarias de la tecnología. Por ejemplo, con reproducciones de prótesis óseas, stents coronarios, válvulas cardiacas, microagujas, implantes dentales, receptáculos para el crecimiento de células y tejidos, muestras destinadas a la experimentación o modelos de tumores para el ensayo de intervenciones quirúrgicas. La realidad es que hoy en día se pueden recrear estructuras más bien sencillas. Todavía estamos lejos, sin embargo, de disponer de órganos complejos y completos fabricados de forma artificial.

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