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Bioimpresión 3D: Modelos altamente realistas de corazones humanos

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Un equipo de la Universidad Carnegie Mellon de los Estados Unidos ha logrado imprimir un modelo 3D de un corazón humano que se ve y se siente como un tejido cardíaco real, utilizando un material derivado de las algas marinas.

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A corto plazo, la técnica de incrustación reversible de hidrogeles suspendidos de forma libre (FRESH) tiene como objetivo crear órganos de réplica para permitir a los cirujanos cardíacos visualizar y planificar procedimientos complicados con más precisión que nunca. Adam W. Feinberg, Profesor de Ingeniería Biomédica y Ciencia de los Materiales e Ingeniería de la universidad, dijo:

"Un día, la esperanza es que pueda ser adecuado para la creación de réplicas de partes del cuerpo para el trasplante. Nuestro objetivo a largo plazo es ser capaces de FRESCO 3D bioimprimir un corazón para el trasplante, pero eso es en décadas."

Añadió:

"Sin embargo, esperamos ser capaces de imprimir FRESCO partes del corazón, como las válvulas y secciones del ventrículo, mucho más pronto y tener un gran impacto de esa manera en cuestión de años."

Tejido similar al de la vida

El equipo ha estado trabajando en la bioimpresión en 3D durante casi 10 años, con el objetivo de poder imprimir tejidos y órganos para reparar el cuerpo humano después de una lesión o enfermedad. La tecnología de impresión FRESCA fue desarrollada para resolver el problema de la impresión 3D de materiales blandos y células. El profesor Feinberg dijo:

"En los últimos cinco años, los hospitales han ampliado considerablemente el uso de modelos impresos en 3D de órganos para la educación de los pacientes, la capacitación quirúrgica y la planificación quirúrgica. Nos dimos cuenta hace unos dos años de que nuestra tecnología podría tener un impacto mucho más inmediato creando modelos de tejidos y órganos similares a los de la vida real que mejorarían el realismo de estos modelos de plástico rígido"

En 2018, el equipo comenzó a trabajar en la impresión de un corazón de tamaño natural. Él explicó:

"Esto requirió la construcción de nuevas bioimpresoras 3D, porque este es probablemente el mayor andamiaje de hidrogel bioimpreso jamás creado, y requirió un mayor volumen de construcción y un montón de bioencendido. El alginato que usamos es un hidrogel que se utiliza ampliamente en los campos de biomateriales e ingeniería de tejidos. Es un gran material para la creación de modelos porque es relativamente barato para un bioencendido pero tiene propiedades mecánicas similares a las de los tejidos"

Más allá del corazón

Todos los modelos quirúrgicos tienen la ventaja de ayudar a visualizar y planificar la cirugía. También tienen el beneficio añadido de que pueden ser cortados y suturados como un tejido real. El equipo puede hacer un modelo de cualquier cosa para la que tengan el archivo 3D, incluyendo los corazones de los bebés. El profesor Feinberg dijo:

"Actualmente utilizamos imágenes de resonancia magnética del corazón humano, y también podemos utilizar imágenes de resonancia magnética de pacientes pediátricos. Ahora estamos en el proceso de trabajar con cirujanos en nuestros modelos y usaremos esa información para mejorarlos. La siguiente etapa en el desarrollo es trabajar con los cirujanos para mejorar la sensación y el rendimiento del modelo, y expandirlo a los tejidos y órganos más allá del corazón"

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