Lucha contra las enfermedades de la piel con bioimpresión 3D
Estructuras a medida para distintos fines
Alternativas a los ensayos con animales: En la Universidad Técnica de Viena, los investigadores están desarrollando técnicas de impresión tridimensional (3D) que pueden utilizarse para crear tejidos biológicos vivos, por ejemplo, para estudiar enfermedades de la piel.
El tejido biológico puede formarse mediante impresoras 3D.
© TU Wien
Aproximadamente una cuarta parte de la población europea padece enfermedades inflamatorias crónicas de la piel, como psoriasis, eczema o acné. El desarrollo de nuevas terapias para estas enfermedades suele ser difícil. Los experimentos con animales -aparte de sus problemas éticos- no suelen producir resultados fiables, porque la piel animal difiere mucho de la humana tanto en su anatomía como en su respuesta inmunitaria.
Por eso son necesarios los llamados modelos in vitro, para estudiar las enfermedades cutáneas en condiciones de laboratorio. Un reto importante en el camino hacia este objetivo: estos modelos tienen que ser inmunocompetentes, es decir, incluir todas las células inmunitarias necesarias para imitar la situación de la piel real. La reciente colaboración entre la TU Wien y la Universidad Médica de Viena exploró cómo la bioimpresión 3D con biomateriales podría colmar esta laguna. Este trabajo se presenta en un artículo de revisión publicado recientemente en Advanced Healthcare Materials.
En busca del modelo cutáneo in vitro adecuado
"En el pasado se han utilizado diferentes métodos para crear muestras parecidas a la piel humana", explica el profesor Georg Stary, del Departamento de Dermatología de la Universidad Médica de Viena.
"Una opción es incrustar células de tejido conjuntivo en una solución de colágeno y cultivarlas. Sin embargo, esto ofrece poco control sobre la estructura espacial, la capa celular resultante no es muy estable y es difícil integrar células inmunitarias o vasos sanguíneos en el constructo, que son fundamentales para los procesos inflamatorios crónicos."
Otra posibilidad es el llamado método de autoensamblaje: se cultivan células de tejido conjuntivo en presencia de grandes cantidades de vitamina C, lo que las estimula a construir su propia matriz extracelular que proporciona soporte estructural. "Pero este proceso requiere mucho tiempo y trabajo", explica Stary. "Y carece de reproducibilidad: cada muestra se desarrolla de forma diferente y tenemos poco control sobre la estructura que se forma".
La piel de una impresora
"Estos son exactamente los problemas que la bioimpresión 3D puede ayudar a superar", explica Ovsianikov. "El tejido tridimensional se construye capa a capa a partir de células vivas y materiales cuidadosamente seleccionados, de forma automatizada y de acuerdo con un diseño asistido por ordenador".
Las células y los hidrogeles se combinan en una "biotinta" viscosa que luego se deposita en filamentos o gotitas diminutas, como la tinta de una impresora de chorro convencional.
En la TU Wien se ha demostrado que la elección de los tipos de hidrogeles y células es crucial para el éxito del modelo. Dependiendo de la aplicación prevista, se requieren biotintas especialmente diseñadas.
Estructuras a medida para distintos fines
Gracias a las tecnologías de bioimpresión 3D establecidas en la TU Wien, se pueden producir modelos de piel de forma controlada y altamente reproducible, lo que permite estudiar diferentes enfermedades.
"Hemos desarrollado modelos psoriásicos que contienen células T, las células inmunitarias que desencadenan la inflamación crónica que se observa en la psoriasis", explica Andrea Gabriela Ulloa-Fernández (TU Wien). "Con estos modelos podemos investigar cómo responde el tejido a fármacos específicos".
También se han fabricado modelos inflamatorios con el método de impresión 3D para probar sustancias antiinflamatorias. Incluso se pueden crear estructuras con vasos sanguíneos, por ejemplo, para estudiar el daño vascular en la diabetes.
"Con nuestro método podemos definir con precisión la arquitectura del modelo 3D y la distribución de la matriz extracelular en la que se adhieren y proliferan las células", explica Ulloa-Fernández. "Esto nos da un nivel de control completamente nuevo sobre el resultado final en comparación con las técnicas anteriores. Esperamos que nuestros modelos de piel artificial contribuyan a dar un importante paso adelante en la investigación de una amplia gama de enfermedades cutáneas."
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