Rapid-prototyping es una técnica de fabricación de elementos sólidos a partir de la deposición de láminas de resina una sobre otra hasta obtener la forma final de una figura. Es como construir por pisos. A cada lámina de resina se le aplica un breve proceso de curado por luz ultravioleta antes de depositar la siguiente capa. Cada una de estas capas es de micras de metro de espesor, pero la velocidad de obtención de figuras es muy aceptable. Esta tecnología vio la luz hace unos 20 años. Ahora, siguiendo el mismo principio, se quieren conseguir impresoras que impriman… ¡órganos humanos!
La creación de órganos artificiales, como otros muchos descubrimientos de la ciencia, surgió antes en la ciencia-ficción. Concretamente, Philip K. Dick habló de estos órganos en su novela de 1964, Cantata 140, y un poco más tarde, Larry Niven describió órganos cultivados artificialmente en su obra de 1968, A Gift from Earth.
Sin embargo, esto ya es realidad y se han construido algunos modelos de bioimpresoras experimentales. Por ejemplo, en 2002, el científico Makoto Nakamura se dio cuenta de que las gotas de tinta en una impresora convencional son de un tamaño aproximado al de las bolsas de células humanas. Bajo esta lógica, en 2008 creó una impresora que producía conductos biológicos parecidos a las venas humanas. Se puede ver en este vídeo.
Otro prototipo de esta tecnología, y una de las más importantes, es la de la empresa Organovo. Esta empresa fue fundada por Gabor Forgacs (Universidad de Missouri), quien en 2008 logró imprimir venas humanas y tejido cardíaco a partir de células de pollo. Desde ese momento, Organovo se puso a trabajar con la empresa Invetech para crear la impresora comercial NovoGen MMX. Su precio es de 200.000$. De hecho, esta alianza empresarial planeó distribuir algunos modelos de su máquina durante 2010 y 2011 en algunos centros de investigación médica internacionales. Estas unidades sólo serán capaces de imprimir tejidos muy básicos, como venas, no órganos funcionales.
Una vez que las pruebas en humanos finalicen, Organovo espera que su tecnología genere material aplicable en cirugía bypass cardíaca. A continuación, desarrollarán otras máquinas que producirán otra serie de tejidos y órganos. Creen que el primer órgano que sea capaces de fabricar será un riñón. En este link podéis leer un artículo de Nature sobre Gabor Forgacs y la bioimpresión.
Antes de seguir, ¿cómo se imprime una vena, por ejemplo? Las “gotas de tinta” que imprime están compuestas por decenas de miles de células humanas que se depositan sobre papel biológico; cada una de estas esferas tiene 100-500 micras de diámetro y el sistema de impresión no se diferencia mucho del convencional de impresoras de tinta. La primera capa es de células madre y hay entre 10000 y 30000 células en ellas.
A continuación, la segunda capa del piso es una lámina de hidrogel de glucosa, el cual no se integra dentro de la biología de las células, sino que simplemente sirve de apoyo para la construcción del siguiente piso. Este piso vuelve a estar compuesto por esferas de células madre, y así un nivel tras otro. Esta estructura se deja por un día o dos que se fusione entre ella, el cual es trabajo que se hace de manera natural, ya que el papel de glucosa es comido por las células.
En diciembre de 2010, Organovo creó la primera vena a partir de células extraídas de una persona, y anticipa pruebas en humanos antes de 2015. Resulta interesante preguntarse cuánto tiempo se lleva desde la investigación en estos campos y la obtención de aplicaciones reales. En este caso, he encontrado un artículo científico de este equipo de investigación de 2004, con lo cual, la velocidad a la que están apareciendo resultados comerciales me parece muy grande.
Además de Forgacs, Anthony Alata es otro investigador referencia en estos temas. Este hombre hizo historia en 1999 cuando los órganos producidos en su laboratorio fueron probados por primera vez en humanos. Concretamente, ese mismo año muchos jóvenes recibieron vejigas de distintos tamaño según las necesidades y el resultado fue muy satisfactorio. Aquí se puede ver una charla TED que impartió sobre este tema.
Otro equipo liderado por el investigador Anthony Alata ha creado una impresora de piel. En las pruebas iniciales, consiguieron tratar heridas en ratones mediante la aplicación de células de piel, un coagulante y un tipo de colágeno en las heridas. El resultado es espectacular, y la proyección de este tipo de tecnología en humanos es altamente prometedora, tal y como aparece en este artículo de Maikelnai.
Esta tecnología está pensada para ser aplicada in situ: no tiene sentido crear la piel aparte y reemplazársela al paciente, sino que la máquina realiza un escaneo de en qué zona hace falta piel, y posteriormente se aplica en ella. Esto abre una gran puerta a aplicaciones cosméticas.
Fuentes y referencias:
http://www.explainingthefuture.com/bioprinting.html
http://hplusmagazine.com/2010/03/23/print-your-own-designer-organs.
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