Ahora que la impresión 3D ha facilitado la generación de prótesis a medida, los bioingenieros están mirando hacia la fabricación de material celular real. Dicha tecnología podría ser la base de dispositivos biomédicos personalizados; piel, cartílago y hueso diseñados por tejidos, o inclusovejigas de trabajo. En a Tendencias en biotecnología número especial sobre biofabricación, publicado el 17 de agosto, los investigadores revisan y consideran el progreso realizado en la bioimpresión 3D y lo que podría ser posible en las décadas o años siguientes
1. Órganos en un chip hechos a la medida
"Órganos en un chip", sistemas de microingeniería 3D que imitan la estructura y la función del tejido humano, son un fuerte contendiente en la carrera por ofrecer medicamentos personalizados eficientes y de bajo costo. Los pulmones, el intestino y el tejido pancreático tienenYa se ha cultivado a partir de células madre humanas en los chips, lo que permite a los investigadores estudiar las diferencias fisiológicas en estas células entre pacientes, así como detectar drogas. Existen desafíos de fabricación para expandir rápidamente el uso de la tecnología, pero la impresión 3D podría reducir el trabajo ycostos necesarios para construir, sembrar y satisfacer la demanda de chips.
"La intersección de la impresión en 3D para la fabricación de microfluidos y la bioimpresión de tejidos en 3D muestra una gran promesa en la dirección de la ingeniería de un solo paso de órgano en chip y puede permitir una mayor flexibilidad y rendimiento en el proceso de investigación", dice Savas Tasoglu @SavasTasoglu, profesor asistente de la Universidad de Connecticut, que trabaja en el desarrollo de nuevas aplicaciones de impresión 3D en microfluídica y órganos en un chip.
"En estudios futuros, se pueden utilizar bioimpresoras 3D más avanzadas que pueden imprimir una gama de materiales viscosos para imprimir y fabricar tanto la plataforma microfluídica como los tejidos complejos estampados dentro del dispositivo simultáneamente. Tales sistemas integrados cerrados simplificarán en gran medida la fabricación de órganosmodelos en un chip y permiten iteraciones más rápidas de diseños de órgano en un chip ".
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2. Fabricación de pieles
La piel impresa hecha de células colocadas en un gel de colágeno mostró la presencia de conexiones intercelulares y marcadores celulares biológicamente normales 10 días después del cultivo. En otro estudio, los investigadores han podido desarrollar vasos sanguíneos en esta hoja de células. La bioimpresión de la piel esmás cerca de la realidad de lo que uno pensaría, pero los investigadores solo están comenzando a considerar los diseños necesarios para ayudar a los pacientes, especialmente a aquellos con quemaduras o heridas crónicas.
"Ahora es una realidad utilizar un control de máquina sofisticado para crear construcciones de ingeniería de tejidos", dicen Wei Long Ng y coautores, de la Universidad Tecnológica de Nanyang y la Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación en Singapur ".el objetivo final de la bioimpresión de un equivalente de piel con un rendimiento funcional completo aún no se ha logrado, la bioimpresión muestra promesas en varios aspectos críticos de la ingeniería de tejidos de la piel, incluida la creación de modelos de piel pigmentada y / o envejecida, redes vasculares y folículos capilares ".
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3. Reconstrucción facial
Si bien el hueso, el cartílago, la piel, los músculos, los vasos sanguíneos y los nervios se han impreso en el laboratorio, todavía se está desarrollando diseños más complejos que se pueden implantar en los pacientes. Reconstrucción craneofascial, que beneficiaría a las personas con cáncer o quienesha experimentado lesiones faciales, parece ser un candidato obvio para perseguir debido a la cantidad de trabajo ya realizado en estos tipos de células. A corto plazo, los andamios impresos en 3D podrían usarse para mejorar defectos en la mandíbula u otras áreas de la cara.
"Con la necesidad de estudios pre clínicos a largo plazo, polímeros inteligentes y, en última instancia, una buena producción de fabricación de construcciones bioimpresas, todavía queda un largo camino por recorrer", dicen el médico cirujano Dafydd Visscher y sus colegas del Centro Médico de la Universidad VUen Amsterdam.
"Un enfoque futuro prometedor para el tratamiento de tejidos craneofaciales externos podría ser un dispositivo de bioimpresión portátil que permita el suministro de células a tejidos como la piel o el cartílago", dice. "Por ahora, centrándose en la optimización de las tecnologías de bioimpresión"Mejorar las capacidades de reparación automática de los tejidos en el área craneofacial parece un primer paso lógico en la bioimpresión clínica".
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4. Pantallas de drogas de múltiples órganos
La bioimpresión 3D está demostrando que los modelos precisos pueden mejorar la forma en que evaluamos nuevos medicamentos, como la generación de "organoides" formados por múltiples tipos de células, así como un modelo tumoral con vasos sanguíneos diseñados por ingeniería genética. Si bien estos enfoques podrían hacerlo posiblePara controlar rápidamente las interacciones farmacológicas en tiempo real en múltiples órganos, se necesitará mucha más iteración por ejemplo, agregar vasos sanguíneos, conectar modelos de órganos para realizar esta visión.
"Junto con el desarrollo de nuevas técnicas avanzadas de bioimpresión, la fabricación de modelos de tejidos fisiológicamente relevantes se convertirá en una herramienta vital en el desarrollo farmacéutico en la próxima década", dicen Ibrahim Ozbolat y Weijie Peng de la Universidad Estatal de Pensilvania y Derya Unutmaz del Laboratorio Jacksonde Genomics Medicine. "Al integrarse con otras técnicas de biofabricación 3D y técnicas de soporte, los modelos y microarrays de órganos / humanos en un chip bioimpresos disminuirán significativamente la tasa de deserción de nuevas terapias en ensayos preclínicos y acortarán significativamente el proceso de desarrollo de fármacos".
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5. Vasos sanguíneos enchufables
Los esfuerzos para crear redes de vasos sanguíneos en 3D dentro de los tejidos de bioingeniería, que serían necesarios para garantizar la supervivencia de los tejidos después de la implantación y una replicación precisa de la anatomía humana, se han centrado en apilar capas 2D de células o redes 3D de bioimpresión, lo que permiteniveles de control espacial. Un desafío es crear tejidos con redes de vasos sanguíneos que puedan conectarse directamente a las arterias o venas de un paciente.
"La vascularización se considera actualmente como uno de los principales obstáculos que deben tomarse para traducir la ingeniería de tejidos a aplicaciones clínicas a gran escala", dicen los bioingenieros Jeroen Rouwkema y Ali Khademhosseini, ambos del MIT y Harvard. "Está claro quelos enfoques que se centran en el patrón activo de las células vasculares dentro de los tejidos diseñados proporcionan el más alto nivel de control sobre la organización inicial de las estructuras vasculares ".
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Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por prensa celular . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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