Empujando los límites de la biofabricación

Dado que la medicina personalizada y regenerativa sigue creciendo en popularidad, la rápida evolución de la tecnología de bioimpresión tridimensional está dando a los médicos e investigadores las herramientas para orientar mejor los tratamientos y mejorar los resultados de los pacientes.

EnvisionTEC, con sede en los Estados Unidos, es una de las pocas empresas de impresión 3D del mundo cuyos productos se utilizan para la producción de piezas de uso final, es líder del mercado en el desarrollo de soluciones de bioimpresión. El Bioplotter 3D de la empresa es una bioimpresora líder en el mundo que se utiliza para la investigación en más de 300 artículos científicos y médicos revisados por expertos. La revista electrónica MedicalExpo se puso al día con Madalyne Ridella, Ingeniero de Aplicaciones Biomédicas y de Servicios de EnvisionTEC, para saber más

¿Puede darnos una rápida visión general de la biofabricación y la bioimpresión en 3D? ¿Qué tipo de retos médicos están ayudando a superar estos procesos?

Madalyne Ridella: La biofabricación es la producción automatizada de productos biológicos complejos, como tejidos y órganos, para hacer frente a los problemas de salud en la medicina. Utiliza los principios de la fabricación de aditivos -a menudo denominada impresión en 3D- en un proceso de "bioimpresión" que combina células vivas, matrices, moléculas y biomateriales en una única construcción que puede reemplazar un tejido enfermo o lesionado.

La bioimpresión 3D es ventajosa porque puede crear complejos andamios para ayudar en una variedad de aplicaciones. Un gran desafío en el campo de la medicina es la insuficiencia de órganos y no hay tantos donantes disponibles como pacientes. La bioimpresión podría ayudar a resolver este problema creando órganos funcionalizados y medicamentos específicos para cada paciente.

¿Puede hablarnos del Bioplotter 3D? ¿Cómo funciona y cuáles son sus características más innovadoras?

Madalyne Ridella: El 3D-Bioplotter es una máquina de prototipado rápido especialmente diseñada para la fabricación de andamios utilizando materiales biocompatibles para aplicaciones biomédicas. Es un sistema basado en la extrusión, en el que se dispensa un líquido desde una jeringa, utilizando presión de aire, mientras se mueve la jeringa en las tres dimensiones. El Bioplotter 3D es único porque puede procesar una amplia variedad de materiales como termoplásticos, pastas cerámicas/metálicas, hidrogeles y más. Una reciente actualización del cabezal de fotocurado del 3D-Bioplotter permite ahora hasta cinco longitudes de onda o combinaciones de longitudes de onda en una sola impresión, mientras que un nuevo cabezal de chorro de tinta a baja temperatura dispensa hidrogeles de baja viscosidad a través de un proceso sin contacto.

¿Cómo es que el Bioplotter 3D mejora la prestación de la asistencia sanitaria? ¿Puede darnos algunos ejemplos de aplicaciones en el mundo real?

Madalyne Ridella: El Bioplotter 3D puede ser utilizado para una amplia gama de aplicaciones médicas, incluyendo la regeneración de huesos, regeneración de cartílagos, biofabricación de tejidos blandos, liberación controlada de drogas, impresión de células e impresión de órganos. En 2017, los investigadores de la Universidad Northwestern de Illinois utilizaron el Bioplotter 3D para fabricar ovarios artificiales de ratón. Estos fueron colocados en animales estériles, que fueron capaces de reproducirse y tuvieron sus funciones hormonales normales necesarias para la lactancia materna restauradas. Se espera que esto conduzca algún día a la bioimpresión de los ovarios humanos.

EnvisionTEC también desarrolla materiales para bioimpresoras 3D. ¿Puede contarnos un poco sobre estos? ¿Hay algo particularmente innovador en ellos?

Madalyne Ridella: La falta de materiales biológicamente activos, también llamados "bioenlaces", es una cuestión clave que limita la capacidad de producir tejidos diseñados, interfaces de tejidos y órganos funcionales. Empujando los límites de los bioenlaces, EnvisionTEC ha desarrollado materiales para la ingeniería de tejidos blandos y huesos/cartílagos. Nuestros materiales para tejidos blandos incluyen una silicona de grado médico aprobada para uso a corto plazo en el cuerpo, una mezcla de hidrogel a base de gelatina para la impresión celular, y una silicona de dos componentes para la investigación. Nuestros materiales de hueso/cartílago incluyen hidroxiapatita autoestable y policaprolactona de grado médico y de investigación (PCL).

¿Cómo ve la evolución de la bioimpresión 3D en el futuro próximo? ¿Tiene más productos o evoluciones de productos de los que pueda hablarnos?

Madalyne Ridella: El hospital del futuro próximo incorporará tecnologías revolucionarias que transformarán la asistencia sanitaria, ofreciendo soluciones altamente automatizadas y personalizadas a los pacientes. Esto conducirá a una reducción de los costes de la asistencia sanitaria, a un mejor acceso a los mejores tratamientos y a unos resultados sanitarios significativamente mejores. La biofabricación con bioimpresión en 3D desempeñará un papel clave en esta evolución, produciendo construcciones de tejido de reemplazo específicas para el paciente que restauran las funciones biológicas y la salud de una manera altamente eficiente y personalizada.

A medida que la bioimpresión evolucione, será posible utilizar las células del propio paciente para imprimir en 3D injertos de piel y hueso, parches de órganos e incluso órganos de reemplazo completo. Se están adoptando diversos enfoques de bioimpresión en 3D: desde la fabricación de polímeros basados en extrusión con resolución a nivel celular (como el Bioplotter 3D) hasta las construcciones impresas por láser en 3D. La tecnología de vanguardia de los cabezales de impresión de EnvisionTEC puede hacer realidad la impresión de órganos funcionales diversificando la gama de biomateriales que pueden utilizar los clientes.