Prototejido pulmonar creado por impresión 3D

Las enfermedades pulmonares matan cada año a millones de personas en todo el mundo.

Aunque algunas personas con enfermedades pulmonares reciben trasplantes, escasean los donantes de órganos.

Como alternativa, se pueden utilizar medicamentos y otros tratamientos para mitigar los síntomas, pero no existe cura para dolencias como la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) o la fibrosis quística.

Los científicos siguen buscando mejores medicamentos, recurriendo a menudo a pruebas en roedores.

Pero estos modelos animales solo reflejan parcialmente la complejidad de las enfermedades pulmonares en humanos, y pueden no predecir con exactitud la seguridad y eficacia de los nuevos fármacos.

Por su parte, los bioingenieros están explorando la producción de tejido pulmonar en el laboratorio, ya sea como modelo más preciso para estudiar los pulmones humanos o como posible material para implantes.

Una técnica consiste en imprimir en 3D estructuras que imitan el tejido humano, pero diseñar una biotinta adecuada para favorecer el crecimiento celular ha venido siendo un reto muy difícil.

Ashok M. Raichur, Sruthi C. Sasikumar y Upashi Goswami, del Instituto Indio de Ciencia de Bangalore en Karnataka, se propusieron superar este obstáculo.

Y ahora, han conseguido crear una biotinta, basada en el moco, para imprimir en 3D prototejido pulmonar.

Este avance podría algún día ayudar a conocer mejor las enfermedades pulmonares crónicas y a idear para ellas tratamientos médicos mucho más eficaces que los actuales.

El equipo comenzó trabajando con mucinas, que son un componente de materiales como el moco.

Algunos segmentos de la estructura molecular de este polímero antibacteriano se asemejan al factor de crecimiento epidérmico, una proteína que favorece la adhesión y el crecimiento celulares.

Raichur y sus colegas hicieron reaccionar mucina con anhídrido metacrílico para formar mucina metacrilada (MuMA), que luego mezclaron con células pulmonares.

Se añadió ácido hialurónico, un polímero natural de los tejidos conjuntivos (o conectivos) y otros, para aumentar la viscosidad de la biotinta y potenciar el crecimiento celular y la adhesión a la MuMA.

Después de imprimir la tinta en patrones de prueba que incluían rejillas redondas y cuadradas, se expuso a luz azul para establecer enlaces cruzados entre las moléculas de MuMA.

Los enlaces cruzados estabilizaron la estructura impresa en forma de un gel poroso que absorbía fácilmente el agua, permitiendo la supervivencia de las células.

Los investigadores descubrieron que los poros interconectados del gel facilitan la difusión de nutrientes y oxígeno, favoreciendo el crecimiento celular y la formación de tejido pulmonar.

Las estructuras impresas no son tóxicas y se biodegradan lentamente en condiciones fisiológicas, lo que las hace potencialmente adecuadas como implantes a modo de andamios que serían sustituidos gradualmente por el tejido pulmonar verdadero que iría brotando y creciendo poco a poco.

La biotinta también podría utilizarse para fabricar modelos 3D de pulmones con el fin de estudiar procesos de enfermedades pulmonares y evaluar posibles tratamientos.

Fuente: ACS Applied Bio Materials