¿La bioimpresión es una proposición realista en los próximos 2 años?

La respuesta corta es: no, la bioimpresión no puede producir un órgano funcional completo al menos durante los próximos 10 a 15 años a su ritmo de progreso actual.

Primero, un poco de fondo. La bioimpresión es esencialmente impresión 3D de células vivas dispersas en un material de soporte. Hay varias formas de depositar la combinación de célula y material, aunque esencialmente todas implican depositar una capa encima de la otra. La forma de cada capa se obtiene haciendo un modelo digital y “rebanándolo” en múltiples capas individuales. Aquí hay una imagen representativa (figura 1).

Figura 1: las estructuras impresas en 3D son estructuras multicapa depositadas secuencialmente.

Básicamente, la bioimpresión se encuentra en la etapa en la que podemos crear estructuras complejas, como órganos humanos, formadas por varias combinaciones célula – biomaterial. Aunque, nuestros órganos son mucho más que una forma compleja hecha de células y tejidos. Nuestros órganos necesitan un ecosistema para sobrevivir: suministro de agua y nutrientes, eliminación de desechos metabólicos y comunicación célula-célula.

Actualmente, imprimimos en 3D la combinación célula – biomaterial en la forma deseada con el interior de la estructura hecho poroso depositando el material en una estructura similar a un laberinto (ver figura 2).

Figura 2: diferentes patrones de relleno dentro de una estructura impresa en 3D que se utiliza para crear una red de poros que facilita el suministro de nutrientes y la eliminación de desechos metabólicos de las células dentro de la estructura.

Suponemos que imprimir la combinación célula – biomaterial en una red interconectada porosa los obligará a crear canales (o vasculatura). El problema es que las células tienen que estar dentro de aproximadamente 100-200 micras de la superficie de los poros para sobrevivir. Por lo tanto, estos poros deben tener paredes muy delgadas para garantizar que las células dentro de las paredes de estos poros puedan sobrevivir. Como se puede imaginar, las paredes delgadas de los poros debilitan toda la estructura y, por lo tanto, no hemos podido hacer estructuras en 3D bioimpresas de más de unos pocos centímetros de ancho.

Además de este desafío de crear vasculatura dentro de las estructuras, existen problemas para optimizar las propiedades del material, el proceso de impresión y el control de calidad. Por ejemplo, la luz UV se utiliza en muchos procesos de impresión en 3D. Aunque el efecto de la luz ultravioleta sobre la supervivencia celular se está informando ampliamente, no está claro si podría haber una mutación inactiva del ADN en las células debido a la luz ultravioleta que podría tener un efecto perjudicial más adelante. Los procesos mecánicos implicados en la impresión también afectan a las células y solo estamos empezando a comprender dichos procesos. Algunos grupos también están tratando de desarrollar “biorreactores” que podrían usarse para “hacer crecer” los órganos de la estructura 3D impresa. Hay muchos otros pequeños detalles que no están claros; si está interesado en comprender los detalles, consulte este documento.

En general, aún no hemos elaborado la ciencia para crear estructuras funcionales bioimpresas grandes (de más de 5 cm). Una vez que entendemos la ciencia, está la optimización del proceso y las verificaciones regulatorias. Dado que los órganos con impresión biológica en 3D tienen un enorme potencial y una necesidad desesperada en los mercados, se están gastando grandes cantidades de recursos para tratar de superar los desafíos descritos anteriormente y esperamos poder ver un prototipo funcional en los próximos 10-15 años. La comercialización podría seguir luego. Sin embargo, al igual que cualquier tecnología novedosa, la bioimpresión en 3D ha llevado a muchos productos secundarios que a su vez representan más de 2.000 millones de dólares en la industria a partir de 2017.

Nadie puede decir realmente cuánto tiempo tomará para que todos puedan imprimir sus propios corazones, pero las pruebas, la tecnología y la ciencia están registrando un nuevo avance de vez en cuando.

En este momento, obviamente puede ver que los desarrollos son principalmente científicos o teóricos. La clave faltante más importante en este momento es el algoritmo científico de impresión de órganos y tejidos que puede soportar la vida después del trasplante.

Probablemente, pasarán unos años más hasta que podamos disfrutar plenamente de la bioimpresión en 3D como pacientes. Aquí hay más: ventajas de la bioimpresión 3D: lo que depara el futuro