Huesos impresos en 3D

Una muestra de hueso artificial es el primer paso para hacer de la bioimpresión 3D una herramienta práctica para la medicina de emergencia en el espacio.

Este esfuerzo de I+D de la ESA tiene como objetivo desarrollar técnicas de bioimpresión capaces de dar a los astronautas en una misión extendida acceso a las “piezas de repuesto” necesarias para injertos de piel o hueso, e incluso órganos internos completos.

La bioimpresión 3D puede ser práctica en la Tierra y podría ayudar a cumplir con las desafiantes condiciones de los vuelos espaciales.

Los astronautas en gravedad cero o baja pierden densidad ósea, por ejemplo, por lo que es más probable que se produzcan fracturas en órbita o en Marte.

La bioimpresión es una forma de impresión 3D que consigue construir estructuras biológicas a partir de un material llamado “biotintas”, las cuales están fabricadas a partir de células madres.

Con la bioimpresión se consigue, mediante un sistema de adición de capas, producir materiales biológicos como piel, tejidos e incluso órganos (riñones, corazones e hígados).

Básicamente lo que se hace es adaptar los procesos de impresión, empleando un tipo de boquillas especiales y una biotinta realizada con material biológico en lugar de los filamentos plásticos típicos.

El objetivo principal de la bioimpresión es replicar el tejido y el material exactos, para su posterior trasplante en seres humanos.

Una de las principales ventajas es el empleo de las células del paciente para llevar a cabo todo el proceso.

Gracias a estas células se pueden imprimir tejidos y órganos personalizados a las necesidades de cada paciente.

Como ejemplo tenemos el tratamiento de una quemadura que a menudo implica un injerto de piel tomado del cuerpo de un paciente, manejable en la Tierra con atención hospitalaria completa pero más riesgoso en el espacio, ya que el daño secundario puede no sanar fácilmente.

“Las células de la piel se pueden bioimprimir utilizando plasma sanguíneo humano como una ‘biotinta’ rica en nutrientes, que sería fácilmente accesible para los miembros de la tripulación de la misión”, comenta Nieves Cubo de TUD.

La piel o los huesos se pueden bioimprimir utilizando una ‘bio-tinta’ rica en nutrientes de plasma sanguíneo humano, disponible de los propios astronautas.

Al trabajar boca abajo, en una gravedad de ‘menos 1 g’, el equipo ha demostrado que probablemente pueden hacerlo en el espacio.

“Producir la muestra de hueso implicó imprimir células madre humanas con una composición de biotinta similar, con la adición de un cemento óseo de fosfato de calcio como material de soporte de la estructura, que posteriormente se absorbe durante la fase de crecimiento“. añade Cubo.

Para demostrar que la técnica de bioimpresión era transferible al espacio, la impresión de las muestras de piel y hueso se realizó al revés.

Dado que el acceso prolongado a la ingravidez no era práctico, el desafío de tales pruebas de ‘menos 1 G’ representó la siguiente mejor opción.

Las muestras representan los primeros pasos en una ambiciosa hoja de ruta integral para hacer que la bioimpresión 3D sea práctica para el espacio.

El proyecto busca el tipo de instalaciones a bordo que se requerirían, en términos de equipos, quirófanos y entornos estériles, así como la capacidad de crear tejidos más complejos para trasplantes, que finalmente culminan en la impresión de órganos internos completos.

“Un viaje a Marte u otros destinos interplanetarios implicará varios años en el espacio”, comenta Tommaso Ghidini, jefe de la División de Estructuras, Mecanismos y Materiales de la ESA, que supervisa el proyecto.

“La tripulación correrá muchos riesgos y no será posible regresar pronto a casa.

Llevar suficientes suministros médicos para todas las eventualidades posibles sería imposible en el espacio y la masa limitados de una nave espacial.

En el caso de fracturas óseas, más probables por la ingravidez del espacio, junto con la gravedad terrestre parcial de 0,38 de Marte, se podría insertar hueso de reemplazo en las áreas lesionadas.

En todos los casos, el material bioimpreso se originaría con los propios astronautas, por lo que no habría problemas con el rechazo del trasplante.

“Con la bioimpresión 3D progresando constantemente en la Tierra, este proyecto es el primero en adoptarlo fuera del planeta”, explica Tommaso:

“Es un patrón típico que vemos cuando las tecnologías terrestres prometedoras se aprovechan por primera vez para el espacio, desde cámaras hasta microprocesadores.

Es necesario hacer más con menos, para que las cosas funcionen en el desafiante entorno espacial, por lo que varios elementos de la tecnología se optimizan y miniaturizan.

El proyecto de impresión 3D de tejido vivo para la exploración espacial cuenta con el apoyo de las actividades básicas de la ESA dentro del elemento de descubrimiento y preparación, y está dirigido por OHB System AG en Alemania en cooperación con el Centro para la investigación traslacional de huesos, articulaciones y tejidos.

Fuente: ESA