Una visión de las aplicaciones y perspectivas futuras de la bioimpresión 3D
Los métodos tradicionales de ingeniería de tejidos mostraron un éxito limitado en la fabricación de formas tridimensionales complejas, lo que dio lugar a aplicaciones clínicas no viables. En la última década, Tecnología de bioimpresión 3D surgió como una herramienta poderosa en el campo de la ingeniería de tejidos para fabricar construcciones biológicas personalizadas que cierran la brecha entre las construcciones de tejidos diseñados y los tejidos naturales (1).
Este artículo presenta las aplicaciones actuales de las tecnologías de bioimpresión 3D, así como los desafíos que plantea esta tecnología.
Aplicaciones de la bioimpresión 3D en:
a. Ingeniería de tejidos y medicina regenerativa: La bioimpresión se ha utilizado para generar estructuras 2D y 3D para la fabricación de andamios y construcciones de tejidos para la regeneración de tejidos. Los científicos pudieron fabricar válvulas cardíacas, vasos sanguíneos, tejido miocárdico, piel y nervios utilizando tecnologías de bioimpresión, como la bioimpresión basada en extrusión y chorro, para mejorar los resultados clínicos.
Por ejemplo, Duan et al. (2,3) utilizaron bioimpresión basada en extrusión para construir un conducto de válvula cardíaca de tres valvas, hecho de hidrogel híbrido de ácido hialurónico y gelatina y células intersticiales de válvula aórtica humana, que resultó ser altamente viable y con un gran potencial de remodelación.
b. Sistemas de administración de células/medicamentos: La mayoría de las técnicas de medicación convencionales tienen baja solubilidad y no pueden administrar la concentración deseada del fármaco en el sitio enfermo. Como consecuencia, pueden producirse efectos secundarios y todo el cuerpo puede verse afectado por toxicidad sistémica después de la infusión.
Por ello, con el objetivo de reducir los efectos secundarios sistémicos y mejorar la eficacia de los fármacos, se están desarrollando sistemas implantables con cinéticas específicas de liberación prolongada, dosis deseadas y geometrías basadas en tecnología de impresión 3D. Por ejemplo, se han estudiado sistemas de administración de fármacos mediante bioimpresión 3D basados en extrusión para combatir infecciones óseas, tumores pancreáticos y osteomielitis (4).
Desafíos y perspectivas futuras Aunque la bioimpresión 3D es una innovación prometedora que ofrece muchas ventajas en comparación con los métodos convencionales de ingeniería de tejidos, todavía existen desafíos en su implementación y utilización. Una de las principales limitaciones es elegir un método de bioimpresión y una tinta que admitan todas las características deseadas de una aplicación particular (5).
Además, los costos de proceso y tecnología de las impresoras 3D, los materiales celulares y los programas informáticos son muy altos. Recientemente, se están explorando técnicas más novedosas para avanzar Bioimpresión 3D. Uno de los desarrollos recientes es la novedosa biotinta cerámica de fosfato cálcico y la bioimpresión 3D de tejido similar al hueso que se endurece minutos después de ser colocado en agua (6). Si bien estas investigaciones se encuentran en las primeras etapas de descubrimiento, estas ideas novedosas harían avanzar considerablemente el campo de la bioimpresión 3D en los próximos años.
Referencias
1. Mironov V, Reis N, Derby B. Revisión: bioimpresión: un comienzo. Ing. de Tejidos. Abril de 2006; 12 (4): 631-4. doi: 10.1089/diez.2006.12.631. PMID: 16674278.
2. Ker ED, Nain AS, Weiss LE, Wang J, Suhan J, Amon CH, Campbell PG. Bioimpresión de factores de crecimiento en andamios fibrosos submicrónicos alineados para el control simultáneo de la diferenciación y alineación celular. Biomateriales. 2011 noviembre;32(32):8097-107. doi: 10.1016/j.biomaterials.2011.07.025. Publicación electrónica del 2011 de agosto de 5. PMID: 21820736.
3. Duan B, Kapetanovic E, Hockaday LA, Butcher JT. Conductos de válvulas de tres folletos impresos tridimensionales utilizando hidrogeles biológicos y células intersticiales de válvulas humanas. Acta Biomater. Mayo de 2014; 10(5):1836-46. doi: 10.1016/j.actbio.2013.12.005. Publicación electrónica del 2013 de diciembre de 12. PMID: 24334142; PMCID: PMC3976766.
4. Yi, HG., Kim, H., Kwon, J. et al. Aplicación de la bioimpresión 3D en la prevención y terapia de enfermedades humanas. Sig Transduct Target Ther 6, 177 (2021). https://doi.org/10.1038/s41392-021-00566-8
5. Salgado AJ, Oliveira JM, Martins A, Teixeira FG, Silva NA, Neves NM, Sousa N, Reis RL. Ingeniería de tejidos y medicina regenerativa: pasado, presente y futuro. Int Rev Neurobiol. 2013;108:1-33. doi: 10.1016/B978-0-12-410499-0.00001-0. PMID: 24083429.
6. Romanazzo S., Molley TG, Nemec S., Lin K., Sheikh R., Gooding JJ, Wan B., Li Q., Kilian KA, Roohani I. Estructuras sintéticas similares a huesos mediante bioimpresión cerámica omnidireccional en suspensiones celulares . Adv. Función. Madre. 2021;31:2008216. doi: 10.1002/adfm.202008216
