Mucha gente en el mundo está en lista de espera para recibir un trasplante de corazón. Estos pacientes a quienes su corazón les está fallando no tienen la opción de la curación, ya que el tejido cardiaco, a diferencia de otras partes del cuerpo, es incapaz de curarse una vez está dañado.
En algunos casos, es factible el implante de un dispositivo artificial, pero todo lo que se aleje estructuralmente de los componentes naturales afronta diversas dificultades.
Lo ideal sería poder trabajar con el material biológico mismo, preparando tejidos a la medida de lo requerido por cada corazón. Afortunadamente, unos científicos ya trabajan en una técnica para confeccionar estos parches, que podrían algún día llevarnos a un mundo en el que los trasplantes de corazón, natural o artificial, ya no sean necesarios gracias a poder reparar cualquier parte dañada o problemática de un corazón colocando el tejido idóneo en sustitución del viejo.
El equipo de Adam Feinberg y TJ Hinton, de la Universidad Carnegie Mellon en Pittsburgh, Pensilvania, Estados Unidos, ha logrado obtener imágenes por resonancia magnética de arterias coronarias e imágenes en 3D de corazones embrionarios, y bioimprimirlos tridimensionalmente con una resolución y una calidad sin precedentes a partir de materiales muy blandos, como colágenos, alginatos y fibrinas.
Las impresoras 3D tradicionales construyen objetos duros hechos habitualmente de plástico o metal, y funcionan a base de depositar material sobre una superficie, capa a capa, para crear el objeto tridimensional. Imprimir cada capa precisa del soporte lo bastante resistente de las capas inferiores, así que imprimir con materiales blandos como geles ha estado bastante limitado.
El problema de usar materiales blandos (pensemos en algo parecido a la gelatina) es que se hunden por efecto de su propio peso cuando son imprimidos en 3D en el aire.
La nueva técnica de impresión 3D del equipo de Feinberg y Hinton hace su trabajo dentro de un medio semilíquido. En esencia, se imprime con un gel dentro de otro gel, lo que permite posicionar de forma precisa el material blando que está siendo impreso, capa a capa.
Estructura de arteria coronaria siendo bioimpresa en 3D dentro de un recipiente. (Foto: Carnegie Mellon University College of Engineering)
Uno de los mayores avances de esta técnica, llamada FRESH, por las siglas en inglés de «Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels», es que el gel de soporte puede ser fácilmente derretido y retirado al calentarlo a temperatura corporal, lo cual no daña las delicadas moléculas biológicas o células vivas que se imprimen, al menos a juzgar por los experimentos realizados hasta ahora.
Como próximo paso, el grupo está trabajando hacia la incorporación de células cardiacas reales en estas estructuras de tejido impresas en 3D, proporcionando un andamio para ayudar a formar el músculo contráctil.
La bioimpresión es un campo en alza, pero hasta la fecha, la mayoría de las bioimpresoras 3D han costado por encima de 100.000 dólares y/o requieren conocimientos especializados para su operación, limitando una adopción más general. El grupo de Feinberg, sin embargo, ha podido poner en marcha su técnica en una serie de impresoras 3D de nivel popular, que cuestan menos de 1.000 dólares al usar hardware y software de código abierto.
“No solo es bajo el coste, sino que al usar el software de código abierto, tenemos acceso a ajustar los parámetros de impresión, optimizar lo que estamos haciendo y maximizar la calidad de lo que estamos imprimiendo”, explica Feinberg. “Nos ha permitido realmente acelerar el desarrollo de nuevos materiales e innovar en este campo. Y también estamos contribuyendo a que otros puedan hacerlo, al divulgar nuestros diseños de impresión 3D bajo una licencia de código abierto”.
