Bioimpresión 3D: ¿Qué es y cómo podría revolucionar la medicina?
La impresión de células y tejidos podría aplicarse muy pronto en la regeneración de la piel. Pero su futuro será revolucionario si se vencen las barreras técnicas, legales y de inversión para producir órganos humanos viables. Otras investigaciones apuntan a la producción de carne que puede reducir emisiones de CO2 y beneficiar el medioambiente. En resumen: ayudar a la sostenibilidad del planeta.
Corazones, riñones o huesos fabricados con impresora para salvar vidas. Suena a ciencia ficción, pero está apunto de convertirse en realidad. La técnica que en teoría podría permitirlo es conocida como bioimpresión.
Se trata de una tecnología que va más allá de la impresión 3D e imprime células, en concreto un material llamado biotinta. Según un estudio de la Universidad de Chicago, “se compone de material celular, aditivos (factores de crecimiento, moléculas de señalización, etcétera) y un andamio de apoyo [una matriz o plataforma de anclaje para las células]”.
Para explicar el proceso, Elisabeth Engel, profesora e investigadora del departamento de Ciencia de los Materiales de la Universidad Politécnica de Cataluña, dice que “es como una manga pastelera”: en vez de crema, dispensa material celular que se va acumulando capa a capa. Ahí radica precisamente la dificultad: se trata de un material blando y aún no puede crearse una estructura consistente, como un corazón. Para que sea posible, es necesario que esas células maduren y empiecen a producir una matriz que generará el tejido (con colágeno, proteínas, moléculas)… Cuando se consiga, entonces sí se podría imprimir por ejemplo un hueso a medida. Pero a día de hoy “no bioimprimes un tejido”, advierte.
¿Cómo se utiliza la bioimpresión 3D para crear nuevos órganos?
Aunque la bioimpresión como tal ya existe, para su aplicación en medicina aún deben culminar dos procesos: primero, la creación de una biotinta operativa, con una consistencia suficiente que aún no tiene; después, el cultivo de células madre que permitan la generación del tejido.
Actualmente las investigaciones se centran en la primera parte y las biotintas se crean por un extremadamente complejo proceso de extrusión, con hidrogel: “Mediante presión vas pasando las células a través de una aguja y una jeringa. No puedes presionar porque las matas, ni hacerlo muy lento porque se mueren, ni emplear mucho efecto mecánico de estrés… Es delicado: estás imprimiendo células que luego deben mantenerse vivas”, indica la profesora.
Cierto, se publican titulares sobre la impresión de tejidos humanos, pero la experta advierte de que no corresponden a bioimpresión. “Se dice que ya estamos bioimprimiendo tejidos, sin embargo no es verdad. No utilizan biotinta sino impresión 3D y después cultivan células en esa estructura impresa”.
“La tecnología avanza muy rápidamente, pero aún estamos lejos de fabricar un órgano como un corazón, un riñón o un hígado para personas que necesitan un trasplante”, lo que sería una revolución médica. Para lograr la biotinta adecuada, “se investigan materiales fácilmente imprimibles que permitan que sobre una capa se puedan imprimir 20 o 30 más. Esa es una de las limitaciones”, lamenta la especialista. Otro obstáculo es la resolución. Los tejidos son estructuras complejas con muchos capilares de tamaño microscópico muy difíciles de reproducir exactamente.
Reparación y regeneración de tejidos: otra utilidad de la bioimpresión 3D
No obstante, los avances son esperanzadores. Un estudio de junio de 2021 considera la bioimpresión “una aproximación prometedora a la regeneración de tejidos”. La impresión de capas que asemejan la piel, aunque aún muy simples, puede ayudar en el tratamiento de grandes quemados. “Podrían funcionar a modo de capa inicial que tape, mantenga la temperatura, impida la infección… pero no será una piel. Estamos en fases muy iniciales”, apunta la profesora.
En ese sentido, varios científicos de Singapur presentaron en un estudio publicado a finales de 2020 un material equivalente a la piel creado por bioimpresión “de una manera reproducible, consistente y potencialmente escalable”. Otros estudios, como el del iraquí Thafal Almela, se muestran optimistas sobre su futura aplicación en el tratamiento del cáncer de boca. En Nature, médicos surcoreanos abordaron el potencial contra las enfermedades infecciosas.
“También es prometedora en vías menos exploradas como el uso de andamios para la administración de medicamentos, el estudio de los mecanismos de las enfermedades o la creación de medicamentos personalizados”, apunta otro estudio de Nature. En cuanto a piezas dentales y prótesis, se emplea la impresión 3D, no bioimpresión.
Legislación y presupuesto
Para que ese futuro anhelado se materialice, también se necesitan cambios legales y económicos. Como ocurre habitualmente, los descubrimientos científicos van por delante de las leyes y no existe una norma que regule la creación de tejidos humanos. Por otro lado, ¿qué costaría un tratamiento así? Aunque cada vez más asequibles, los equipos requieren una elevada inversión y se necesitan profesionales que sepan trabajar con células.
Esto podría aumentar la brecha entre países ricos y pobres. Como apunta Engel, “si la impresión 3D ha permitido fabricar de forma sencilla y barata prótesis en países en desarrollo, la bioimpresión necesita equipos y personal capacitado. Esto impone restricciones para que pueda llegar a todo el mundo”. Por último, y como paso final del proceso, sería fundamental evitar que los tejidos implantados causen rechazo en los pacientes.
Avances en bioimpresión 3D para la producción alimentaria
Pero la bioimpresión abre la puerta a otras aplicaciones. Si puede crear tejidos, ¿por qué no un filete con criterios de bienestar animal y protección del medioambiente? “Extraes unas células de los animales, sin sacrificarlos, llevas a cabo el proceso de impresión y haces que las células produzcan la proteína y el músculo, que es carne al fin y al cabo”, explica Engel.
Por su parte, una investigación de la doctora Sara Oliveira, del International Iberian Nanotechnology Laboratory (Portugal), aspira a crear “un modelo bioimpreso en 3D basado en polímeros comestibles para optimizar la textura y el perfil nutricional de la carne cultivada”, mientras que un artículo publicado por Sustainability detalla que “a partir de varios insectos se producen polvos, proteínas (solubles / insolubles), lípidos y fibras que, en diferentes combinaciones y en concentraciones óptimas, pueden producir sustitutos de la carne”.
