Bioimpresión 3D para heridas crónicas

Los avances tecnológicos posibilitan el progreso de la medicina personalizada, es decir, que puedan hacerse tratamientos a medida para el paciente, y no que se les apliquen soluciones genéricas.

En eso trabaja un equipo de investigación que desarrolla biotintas para imprimir parches capaces de promover la cicatrización de heridas crónicas, regenerar la piel, o incluso el hueso.

A la vez se les puede agregar antiinflamatorios o antimicrobianos a base de nanotecnología.

Esta es la línea de investigación y desarrollo que sigue el equipo de Martín Desimone, Sofía Municoy y Pablo Antezana, del Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco, centro mixto de la Universidad de Buenos Aires (UBA) y el Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), en Argentina.

Las bioimpresoras pueden producir parches que fomentan la regeneración de tejidos para que heridas crónicas a las que les cuesta cicatrizar lo hagan más rápido, mediante tintas de origen orgánico.

Incluso sirven para úlceras de piel en personas con diabetes, también para quemaduras y regeneración de hueso.

En proyectos previos, el equipo de investigadores ya había creado parches a partir de moldes, que pudieron probar en animales de laboratorio, en colaboración con el equipo de Daniel Olmedo, de la Facultad de Odontología de la UBA, apuntando a la regeneración ósea de la mandíbula.

“La impresora aporta reproducibilidad, a la vez que fiabilidad de que si hacés dos parches salgan iguales.

Algo que no se puede lograr de otra forma”, explicó Martín Desimone, profesor titular de la UBA e investigador de la UBA y del CONICET.

“Lo que tiene esta tecnología es que se puede hacer medicina personalizada”, agregó Desimone, “porque vos podés generar un andamio, o parche, con las moléculas terapéuticas que necesiten, con la concentración adecuada.

Podés imprimir algo a medida para un determinado paciente”.

“Nosotros hace bastante que venimos trabajando con biomateriales; especialmente con diferentes biopolímeros como colágeno, alginato y gelatina.

Lo que buscamos es generar un material que sirva para regeneración de tejidos, que ayude a que una herida cure más rápido” explicó Desimone.

Lo interesante de estos biopolímeros, como el colágeno, es que son una de las proteínas principales del cuerpo humano, lo que los vuelve biocompatibles.

No solo no son rechazados por el cuerpo, sino que al ser aceptados por el organismo, y ser porosos, favorecen el crecimiento celular.

Generan un soporte al que las células pueden adherirse fácilmente.

Como algunos de esos biopolímeros tienden a ser frágiles, los investigadores aprovechan la nanotecnología.

Es decir, el desarrollo de sistemas en escala nanométrica, la milmillonésima parte de un metro.

A esa escala, los materiales tienen propiedades físicas y químicas diferentes que no se observan en otras escalas.

Por eso los científicos eligen la nanotecnología a la hora de luchar contra ciertas deficiencias de nuestro organismo.

“Los nanomateriales actúan como refuerzo de la estructura impresa y además nos sirven como reservorio para liberar distintas moléculas terapéuticas, por ejemplo, para transportar antibióticos”, explicó Desimone.

“En un trabajo reciente con Sofía usamos nanopartículas de plata, que tienen actividad antimicrobiana.

Así es que podemos hacer que ese andamio, además de favorecer la regeneración del tejido, pueda evitar las infecciones que son una de las principales causas de rechazo de los implantes o que dificultan la cicatrización”.

La tecnología de la impresión 3D ha revolucionado el desarrollo en diferentes ámbitos de diseño, y lo hace también en el de la salud.

Ha generado grandes avances en odontología, por ejemplo, con la creación de moldes o incluso prótesis.

Pero también está creciendo el conocimiento para aplicarlo a otras áreas de la salud, como la impresión de tejidos orgánicos.

“Hace poco más de un año incorporamos la tecnología de impresión 3D, que nos permite diseñar andamios que tengan la estructura o la forma específica de donde lo vamos a aplicar.

Entonces se ajusta perfectamente al lugar donde se hace el implante.

Así podemos desarrollar parches para tejidos blandos como la piel o también un material con una textura más rígida que sirva para un defecto óseo y que encastre justo en el lugar donde hay un trozo de hueso faltante, por ejemplo, y que ayude a la regeneración”, indicó el especialista.

Pensar en un parche que va a ser impreso lleva un desarrollo totalmente diferente a trabajar con un molde.

No solo hay que pensar en el diseño y los materiales del parche en sí, sino que esos materiales tienen que poder pasar de ser una biotinta líquida o semilíquida a algo sólido.

“Es una tecnología con mucho potencial en salud que no se expandió más porque todavía hay mucho foco y mucha investigación en tratar de optimizar esas biotintas, que deben fluir para imprimir, pero no colapsar a medida que se va imprimiendo cada capa”, explicó Desimone.

“El parche, una vez impreso, se coloca directamente sobre la piel o el hueso. Y como es un material biodegradable, bioabsorbible, no necesitaríamos sacarlo, en principio, entonces eso ayuda a que se integre con el tejido”, agregó.

El parche en sí está hecho de un material compuesto que tiene diferentes capas y en cada una de ellas tiene una estructura distinta.

Una estructura que solo se logra mediante la bioimpresión.

“La idea es combinar distintos biopolímeros como colágeno, quitosano, alginato, o algún otro.

Eso lo vamos buscando según la finalidad y según las propiedades de la biotinta que vayamos considerando”, contó Sofía Municoy, doctora en Química, investigadora de la UBA y del CONICET, a cargo de esta parte del proyecto.

“La idea también es que a la biotinta se le integren distintos principios activos como nanomateriales, antiinflamatorios o antibióticos para que tenga una multifunción.

Es decir, que potencie el crecimiento celular, que permita la cicatrización y a su vez prevenga la infección y evite la inflamación de la zona afectada.

A la vez, con la estructura vamos a poder controlar también la liberación de esos principios activos” señaló Municoy.

“Nuestros desarrollos apuntan a heridas con problemas de cicatrización, las que suelen categorizarse como crónicas, o también quemaduras, donde el tejido está muy dañado o expuesto”, explicó otro miembro del equipo, Pablo Antezana, investigador de la UBA y del CONICET y docente de la Facultad de Farmacia y Bioquímica de la UBA.

En el desarrollo de una biotinta hay varias instancias; la primera es seleccionar los polímeros, los compuestos más adecuados para el trabajo que se quiera encarar.

Los investigadores deben asegurarse de que cuando se imprima, el material mantenga la estructura con la que fue diseñado en la computadora.

La siguiente etapa es la de la impresión y el estudio de cómo se comporta la biotinta durante ese proceso.

Qué temperatura se necesita, qué velocidad y presión.

Luego de impreso viene la tercera instancia, que implica el agregado de alguna sustancia o compuesto que cambie o mejore la estructura ya impresa.

“Recientemente hicimos un trabajo en el cual Sofía y Pablo sintetizaron unas nanopartículas in situ dentro del andamio ya impreso”, explicó Martín Desimone.

“Se trata de nanopartículas de plata, que tienen buena actividad antimicrobiana. La nanotecnología proporciona buenas aproximaciones para luchar contra esa aparición de resistencia a los antibióticos”.

“Una vez que entendemos cómo funciona, es cuando pasamos a la etapa de pensar en aplicaciones reales”, explicó Pablo Antezana.

“Por lo general tratamos de trabajar con compuestos que no sean muy costosos y que ya estén aprobados por el ANMAT, eso es importante.

Nosotros trabajamos con colágeno y gelatina, hay una gran variedad de productos en el mercado que tienen estos componentes”, continuó Antezana.

“Ya existen también productos con las nanopartículas de plata que nosotros usamos.

Trabajar con este tipo de materiales ya utilizados y aprobados nos permite pensar que a futuro resultará más fácil la aprobación de lo que sea que generemos”.

A nivel mundial están en la misma etapa de comprender esta tecnología tan promisoria de la bioimpresión.

Todavía no existe ningún avance a nivel comercial, pero se trata de una tecnología que no solo tiene aplicaciones como la encarada por el equipo de la UBA, sino que podrá utilizarse en estética, e incluso para la industria farmacéutica con los llamados medicamentos a medida.

Fuente: UBA