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La impresión 3D es capaz de producir cartílago a partir de hebras de biotinta

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Las hebras de cartílago de vaca pueden reemplazar a la tinta en el proceso de bioimpresión 3D para poder crear parches de cartílago para las articulaciones desgastadas, según un equipo de ingenieros.

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

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.

Se iniciaron intentos previos para hacer crecer el cartílago con células embebidas en un hidrogel – una sustancia compuesta de cadenas de polímero y alrededor de 90 por ciento de agua – que se utiliza como un andamio para hacer crecer el tejido.

Los hidrogeles no permiten que las células crezcan de manera normal“, dijo Ozbolat, que también es miembro de los Penn State Huck Institutes of the Life Sciences. “El hidrogel confina a las células y no permite que se comuniquen como lo hacen en tejidos nativos“.
Esto hace que los tejidos que no tengan suficiente integridad mecánica. La degradación del hidrogel también puede producir compuestos tóxicos que son perjudiciales para el crecimiento celular.

Ozbolat y su equipo de investigación desarrolló un método para producir tejidos a mayor escala sin necesidad de utilizar un andamio. Crearon 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. Los investigadores publicaron sus resultados en la última edición de Scientific Reports.

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 auto-adhiere 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 grande 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.
..Susana Calvo