La bioimpresion de órganos, un nuevo pasó hacia la inmortalidad.

La bioimpresion de órganos, un nuevo pasó hacia la inmortalidad.

Resumen

La bioimpresion de órganos, es un proceso innovador que permite a los científicos y bioingenieros crear redes vasculares que imitan los pasajes naturales del cuerpo como la sangre, el aire, la linfa y otros fluidos vitales necesarios para el buen funcionamiento del organismo humano. Allí los investigadores encontraban como principal obstáculo en la impresión de órganos la incapacidad para desarrollar la compleja red vascular que suministre sustancias a los tejidos densa mente poblados.

Abstract

The bioprinting of organs is an innovative process that allows scientists and bioengineers to create vascular networks that mimic the natural passages of the body such as blood, air, lymph and other vital fluids necessary for the proper functioning of the human organism. There the researchers found the inability to develop the complex vascular network that supplies substances to the densely populated tissues as the main obstacle in the printing of organs.

Palabras Clave: Órganos, bioimpresion, fluidos, sistema, trasplante.

Introducción

Para nadie es un secreto que hoy en día el trasplante de órganos es un fenómeno que ha generado un gran impacto en la sociedad, no solo por el hecho del procedimiento quirúrgico llevado a cabo en el trasplante sino por los tratamientos implementados post cirugía para evitar el rechazo del sistema inmune hacia el órgano o tejido en cuestión.  La bio-impresión ha atraído un gran interés en la última década porque, en teoría, podría abordar ambos problemas al permitir que los médicos impriman órganos de reemplazo a partir de las propias células de un paciente. Se podría desplegar un suministro listo de órganos funcionales para tratar a millones de pacientes en todo el mundo, y ya lo ha dicho Jordán Miller, bioingeniero de Rice University encargado de dirigir el trabajo de bioimpresion: "Prevemos que la bioimpresión se convertirá en un componente importante de la medicina en las próximas dos décadas"

Materiales y métodos.

Para abordar este desafío, el equipo creó una nueva tecnología de bioimpresión de código abierto denominada "aparato de estereolitografía para ingeniería de tejidos" o SLATE. El sistema utiliza la fabricación aditiva para hacer hidrogeles suaves de una capa a la vez.

Las capas se imprimen a partir de una solución líquida de pre hidrogel que se convierte en un sólido cuando se expone a la luz azul. Un proyector de procesamiento de luz digital ilumina la luz desde abajo, mostrando cortes secuenciales en 2D de la estructura en alta resolución, con tamaños de píxeles de 10 a 50 micrones. Con cada capa solidificada a su vez, un brazo elevado eleva el gel 3D en crecimiento lo suficiente para exponer el líquido a la siguiente imagen del proyector. La idea clave de Miller y Bagrat Grigoryan, un estudiante graduado de Rice y coautor principal del estudio, fue la adición de colorantes alimentarios que absorben la luz azul. Estos foto-absorbentes limitan la solidificación a una capa muy fina. De esta manera, el sistema puede producir geles suaves, a base de agua y biocompatibles con una arquitectura interna intrincada en cuestión de minutos.

Resultados

Las pruebas de la estructura que simula el pulmón mostraron que los tejidos eran lo suficientemente resistentes como para evitar estallar durante el flujo sanguíneo y la "respiración" pulsátil, una entrada y salida rítmicas de aire que simulaban las presiones y frecuencias de la respiración humana. Las pruebas encontraron que los glóbulos rojos pueden tomar oxígeno a medida que fluyen a través de una red de vasos sanguíneos que rodean el saco de aire que "respira". Este movimiento de oxígeno es similar al intercambio de gases que se produce en los sacos de aire alveolar del pulmón.

http://imprimalia3d.com/noticias/2019/05/04/0010914/bioimpresi-n-3d-redes-vasculares-rganos-humanos

(A) (Arriba) Diseño arquitectónico de una topología de modelo alveolar basada en una teselación 3D Weaire-Phelan y un desplazamiento topológico para derivar una vasculatura envolvente. (Parte inferior) La vista en corte ilustra el modelo de alvéolos (alv.) Con un atrio de vía aérea compartido. Se resaltan las regiones convexas (azul) y cóncavas (verdes) de la vía aérea. (B) Fotografía de un hidrogel impreso durante la perfusión de glóbulos rojos mientras el saco de aire estaba ventilado con O 2 (barra de escala, 1 mm). (C) Al inflarse las vías respiratorias con oxígeno, las regiones cóncavas de la vía aérea (círculos negros discontinuos) aprietan los vasos sanguíneos adyacentes y causan la depuración de los glóbulos rojos (barra de escala, 500 μm). (D) Un modelo computacional de inflación de la vía aérea demuestra un mayor desplazamiento en las regiones cóncavas (círculos amarillos discontinuos). (E) La saturación de oxígeno de los glóbulos rojos aumentó al disminuir la velocidad de flujo de los glóbulos rojos (N = 3, los datos son medios ± DE, * P <9 × 10 −4 según la prueba t de Student). La línea discontinua indica S O 2 de glóbulos rojos desoxigenados perfundidos en la entrada. (F) Elaboración de un diseño mimético de los pulmones mediante el crecimiento generativo de la vía aérea, el crecimiento compensado de las redes vasculares opuestas de entrada y salida, y la población de puntas de las ramas con una subunidad de pulmón distal. (G) La subunidad distal del pulmón se compone de una vía aérea cóncava y convexa envuelta en la vasculatura por desplazamiento 3D y teselación anisotrópica de Voronoi. (H) Fotografía de un hidrogel impreso que contiene la subunidad del pulmón distal durante la perfusión de glóbulos rojos mientras el saco de aire estaba ventilado con O 2 (barra de escala, 1 mm). (I) La vista de umbral del área encerrada por el cuadro de puntos en (H) muestra el flujo de RBC bidireccional durante la ventilación. (J) La subunidad del pulmón distal puede soportar de manera estable la ventilación durante más de 10,000 ciclos (24 kPa, 0,5 Hz) y demuestra la sensibilidad del RBC al gas de ventilación (N 2 o O 2).

El equipo imprimió tejidos en 3D con células hepáticas y así llevaron a cabo las pruebas de implantes en ratones.

Discusión

Gracias a la formación de tejidos a partir de las células del paciente que necesitara del órgano, utilizando la bioimpresión de órganos, evitará que, en la recuperación del trasplante, el paciente padezca complicaciones como lo es la más común: el rechazo del sistema inmune al órgano donado. Esto facilitara el trabajo a los médicos optimizando la calidad de atención y sumado que al año existen miles de listas de pacientes en espera por trasplante de órganos en todo el mundo; esta nueva técnica facilitará la obtención de órganos de manera muy personalizada, efectiva y rápida, evitando de esta manera que pacientes fallezcan por la demanda de órganos y el rechazo del sistema inmune hacia estos.

Conclusión

-        Es satisfactorio observar este tipo de avances médicos y tecnológicos, sin embargo, este tipo de procesos dan lugar a dudas en la sociedad donde se plantea que tipo de personas tienen los recursos económicos para estar al alcances de estos nuevos tratamientos

-        Es muy importante seguir avanzando en estas investigaciones, ya que en un futuro puede optimizar de gran manera y facilitar el trabajo de las ciencias de la salud.

-        Estos procedimientos plantean discusiones entre diferentes posturas ideológicas que apoyan o no el hecho de contar con la inteligencia artificial, además de suponer una existencia indefinida, abordando temas que van desde la salud hasta la religión.

Juan C. Álvarez

Juan J. Vasquez

Elied D. Murillo

Bibliografía

1. La bioimpresión de órganos en 3D consigue transmitir los fluidos corporales. (2019). Retrieved from https://www.levante-emv.com/sociedad/2019/05/05/bioimpresion-organos-3d-transmitir-fluidos/1870555.html

2. Organ bioprinting gets a breath of fresh air: Bioengineers clear major hurdle on path to 3D printing replacement organs. (2019). Retrieved from https://www.sciencedaily.com/releases/2019/05/190502143518.htm

3. Bioimpresión 3D de redes vasculares para órganos humanos - Impresoras 3D. (2019). Retrieved from http://imprimalia3d.com/noticias/2019/05/04/0010914/bioimpresi-n-3d-redes-vasculares-rganos-humanos