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Un método de impresión en 3D podría reparar lesiones cerebrales

Científicos logran imprimir en 3D tejidos que ayudan a reparar lesiones cerebrales y además se conectan con el resto del cerebro con el paso del tiempo

Cerebro

Las lesiones cerebrales pueden ser muy graves, y atenderlas o repararlas requiere mucha precisión para no dañar el tejido sano. Por eso, un grupo de científicos está desarrollando un método que ayude a tratar estas lesiones.

Investigadores de la Universidad de Oxford demostraron por primera vez que las células neuronales pueden imprimirse en 3D para imitar la arquitectura de la corteza cerebral, lo que permite realizar reparaciones a medida para los afectados por lesiones cerebrales.

Además de tener la capacidad de reparar una lesión cerebral con mayor precisión, los científicos explicaron que, pasado un tiempo tras el injerto, estos tejidos impresos en 3D se conectan con el resto del cerebro.

“Con el tiempo, estos nuevos tejidos pueden conectarse con el resto del cerebro y potencialmente empezar a funcionar como el tejido original”, explicó a Metro Yongcheng Jin, autor principal de la investigación y miembro del Departamento de Química de la Universidad de Oxford.

Los científicos descubrieron que cuando los tejidos impresos se implantaban en cortes de cerebro de ratón, mostraban una fuerte integración, demostrada por la proyección de procesos neuronales y la migración de neuronas a través de la frontera implante-huésped.

“Nuestra técnica de impresión por goteo proporciona un medio para diseñar tejidos vivos en 3D con las arquitecturas deseadas, lo que nos acerca a la creación de tratamientos de implantación personalizados para lesiones cerebrales”.

—  Dra. Linna Zhou, autora principal e investigadora del Departamento de Química de la Universidad de Oxford

Las células implantadas también mostraron una actividad de señalización correlacionada con la de las células huésped, lo que indica que las células humanas y de ratón se comunicaban entre sí, demostrando una integración tanto funcional como estructural.

“Nuestro proyecto de impresión en 3D demuestra un avance sustancial en el control de los destinos y las disposiciones de las iPSC humanas para formar las unidades funcionales básicas de la corteza cerebral”, declaró Zoltán Molnár, autor principal y profesor del Departamento de Fisiología, Anatomía y Genética de la Universidad de Oxford.

Tras estos resultados, los investigadores se proponen ahora perfeccionar la técnica de impresión en gotas para crear tejidos complejos de corteza cerebral multicapa que imiten con mayor realismo la arquitectura del cerebro humano.

Además de su potencial para reparar lesiones cerebrales, estos tejidos artificiales podrían utilizarse en el cribado de fármacos, estudios del desarrollo cerebral y para mejorar nuestra comprensión de las bases de la cognición.

69 millones

de personas sufren traumatismos craneoencefálicos cada año por todas las causas a escala mundial.

5.48 millones

de personas sufren traumatismos craneoencefálicos graves cada año en todo el mundo.

La impresión 3D en el ámbito médico

Bioimpresión de tejidos y organoides

Uno de los muchos tipos de impresión 3D utilizados en el campo de los dispositivos médicos es la bioimpresión. Este proceso utiliza una pipeta guiada por ordenador para estratificar células vivas, denominadas biotintas, con el fin de crear tejidos vivos artificiales en un laboratorio.

Preparación quirúrgica asistida por modelos impresos en 3D

La impresión en 3D permite crear réplicas de órganos específicos de pacientes. Los cirujanos pueden utilizarlas para practicar antes de realizar operaciones complicadas en pacientes reales.

Prótesis a medida

Esta tecnología también puede utilizarse para fabricar prótesis personalizadas a la medida del usuario. La impresión 3D acelera considerablemente el proceso para que las personas lesionadas reciban sus prótesis, además de crear productos mucho más asequibles que las prótesis fabricadas tradicionalmente.

Entrevista

Yongcheng Jin autor principal de la investigación y miembro del Departamento de Química de la Universidad de Oxford

P: ¿Cómo se le ocurrió la idea de utilizar la impresión 3D para curar lesiones cerebrales?

- Cuando se nos ocurrió la idea ya se imprimían muchos objetos en 3D, pero para imprimir tejidos era necesario imprimir gotas de alta resolución. Además, para imprimir tejidos cerebrales en 3D, la técnica de impresión debía adaptarse a los tejidos blandos y ser biocompatible con las neuronas humanas. Estas técnicas se establecieron en nuestro laboratorio. Nuestra exclusiva plataforma de impresión por goteo nos inspiró para utilizarla en el tratamiento de enfermedades incurables como las lesiones cerebrales graves.

P: Explíquenos el proceso de creación del tejido cerebral.

- Capturamos células cerebrales junto con la matriz extracelular de soporte en diminutas “gotitas” y las imprimimos en un baño de aceite. Estas gotitas se adhieren entre sí, creando una red de gotitas en 3D. A continuación, colocamos esta red de gotitas en un ambiente cálido similar al del cuerpo humano, lo que le permite crecer y convertirse en tejido cerebral vivo.

P: ¿Cómo consiguieron implantar estas células madre con tecnología 3D para imitar la arquitectura del cerebro?

- La corteza cerebral humana es una estructura en capas, que incluye una capa superior y otra profunda. Con nuestra técnica de impresión en 3D, generamos tejidos de dos capas similares a la arquitectura del cerebro. Una vez fabricados, pueden implantarse en el lugar adecuado del cerebro.

P: ¿Cómo pueden ayudar estas células implantadas a tratar las lesiones cerebrales?

- Cuando se produce una lesión cerebral, ya sea por accidente, ictus o cirugía, se pierden o mueren partes del cerebro. Al implantar nuestro tejido impreso en 3D, podemos sustituir esas zonas muertas. Con el tiempo, estos nuevos tejidos pueden conectarse con el resto del cerebro y empezar a funcionar como el tejido original.

P: ¿Es peligroso el proceso?

- Aún estamos en las primeras fases de desarrollo de esta técnica en el laboratorio. A medida que avancemos hacia los ensayos clínicos, podríamos encontrarnos con problemas como complicaciones quirúrgicas o rechazo del implante. Pero somos optimistas y creemos que podremos resolver estos problemas a medida que perfeccionemos el proceso.

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