Bioimpresión 3D magnética: principio, aplicaciones y ventajas
Los modelos de cultivo celular tridimensionales (3D) han ganado más popularidad en la última década debido a las ventajas de imitar mejor el microambiente in vivo y la microarquitectura de los tejidos. Sin embargo, las aplicaciones de modelos de cultivo celular 3D en la investigación biomédica de alto rendimiento son limitadas debido a los desafíos de manipulación, procesamiento y escalabilidad. Para afrontar estos desafíos, ha habido un impulso creciente hacia las plataformas magnéticas de bioimpresión 3D (1).
Principio de la bioimpresión 3D magnética:
La bioimpresión 3D magnética implica ensamblar capas de células o nanopartículas magnéticas sobre un sustrato utilizando un campo magnético. El campo magnético guía la disposición espacial de las células o nanopartículas en un patrón específico para crear una estructura 3D biológicamente relevante. Una vez ensambladas, estas células pueden formar esferoides u organoides con características del microambiente tisular, incluida la MEC y las interacciones célula-célula y célula-MEC (1,2).
Aplicaciones de la bioimpresión 3D magnética
1. Medicina regenerativa: mediante el uso de células aisladas de pacientes, las construcciones de tejido resultantes se pueden utilizar para implantación sin riesgo de rechazo. De esta manera, la bioimpresión magnética 3D tiene el potencial de crear implantes personalizados para medicina regenerativa (3,4).
2. Ingeniería de tejidos: la bioimpresión magnética en 3D puede crear construcciones de tejidos complejas que imitan la estructura y función de los tejidos nativos, que pueden usarse para pruebas de fármacos in vitro y modelos de enfermedades (3).
3. Detección de drogas: el control preciso del posicionamiento de las células ofrece condiciones precisas y relevantes para las pruebas de drogas, ya que las células están dispuestas para imitar el entorno del tejido nativo (5,6).
Ventajas de la bioimpresión magnética 3D frente a la bioimpresión tradicional:
1. Preciso y exacto: el campo magnético permite un control preciso sobre el posicionamiento y la orientación de las células durante el proceso de impresión, lo que permite la creación de estructuras complejas y funcionales similares a tejidos.
2. Versátil: la bioimpresión 3D magnética se puede utilizar para una variedad de tipos de células, incluidas células madre, células primarias y líneas celulares.
3. Personalizable: permite el diseño e impresión de estructuras 3D con formas y tamaños específicos para la creación de construcciones similares a tejidos personalizadas que se adapten a las necesidades individuales de los pacientes.
4. Reducción del daño celular: la técnica de bioimpresión magnética 3D es biocompatible y no tóxica, lo que minimiza el daño celular durante el proceso de impresión.
5. Escalable: la capacidad de crear estructuras 3D a gran escala permite producir construcciones similares a tejidos que pueden usarse en aplicaciones clínicas (7).
En general, la bioimpresión magnética 3D es una tecnología prometedora para la ingeniería de tejidos, el descubrimiento de fármacos y la medicina regenerativa.
Referencias
1. Li J, Chen M, Fan X, Zhou H. Avances recientes en técnicas de bioimpresión: enfoques, aplicaciones y perspectivas de futuro. J Transl Med. 2016 de septiembre de 20; 14: 271. doi: 10.1186/s12967-016-1028-0. PMID: 27645770; PMCID: PMC5028995.
2. Souza GR, Molina JR, Raphael RM, Ozawa MG, Stark DJ, Levin CS, Bronk LF, Ananta JS, Mandelin J, Georgescu MM, Bankson JA, Gelovani JG, Killian TC, Arap W, Pasqualini R. Tridimensional Cultivo de tejidos basado en levitación celular magnética. Nat Nanotecnología. Abril de 2010; 5(4):291-6. doi: 10.1038/nnano.2010.23. Publicación electrónica del 2010 de marzo de 14. PMID: 20228788; PMCID: PMC4487889.
3. Ozbolat TI. La bioimpresión amplía construcciones de tejidos y órganos para trasplantes. Tendencias Biotecnología. Julio de 2015; 33 (7): 395-400. doi: 10.1016/j.tibtech.2015.04.005. Publicación electrónica del 2015 de mayo de 12. PMID: 25978871.
4. Lee KV. Impresión de análogos tisulares tridimensionales para medicina regenerativa. Ann Biomed Motor. (2017) 45:115–31. doi: 10.1007/s10439-016-1613-7
5. Friedrich, J., Seidel, C., Ebner, R. et al. Detección de drogas basada en esferoides: consideraciones y enfoque práctico. Protocolo Nacional 4, 309–324 (2009). https://doi.org/10.1038/nprot.2008.226
6. Satpathy A, Datta P, Wu Y, Ayan B, Bayram E, Ozbolat IT. Desarrollos con bioimpresión 3D para el descubrimiento de nuevos fármacos. Opinión de expertos sobre descubrimiento de medicamentos. 2018 diciembre;13(12):1115-1129. doi: 10.1080/17460441.2018.1542427. Publicación electrónica del 2018 de noviembre de 1. PMID: 30384781; PMCID: PMC6494715.
7. Kirillova A, Bushev S, Abubakirov A, Sukikh G. Cuestiones bioéticas y jurídicas en la bioimpresión 3D. Int J Bioimpresión. 2020 de abril de 28;6(3):272. doi: 10.18063/ijb.v6i3.272. PMID: 33088986; PMCID: PMC7557521.
