Introducción: Existe un vínculo indispensable en la investigación médica, es decir, los experimentos con animales. Según estadísticas incompletas, millones de animales en todo el mundo son víctimas de experimentos científicos cada año. Aunque suene sangriento, también es un proceso por el que debe pasar el desarrollo médico. Sin embargo, con el desarrollo de la tecnología de bioimpresión 3D en los últimos años, se espera que algunas construcciones bioimpresas logren el reemplazo funcional del tejido vivo y logren gradualmente el propósito de reemplazar los experimentos con animales.
△En 2014, alrededor de 400.000 ratones murieron en el laboratorio
18 de febrero de 2022 Un proyecto financiado por la Unión Europea (UE) busca reducir las pruebas con animales en la investigación médica experimental a través de la bioimpresión 3D. Coordinado por el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), el proyecto BRIGHTER (Bioprinting by Photolithography: Complex Tissue Engineering at High Resolution and Speed) está desarrollando nuevos enfoques novedosos para los procesos de bioimpresión 3D de ingeniería de tejidos y medicina regenerativa para reducir el uso de la taxidermia en estas áreas. Cabe destacar que el proyecto se centra en la fabricación de piel humana utilizando una novedosa técnica de bioimpresión basada en láminas de luz láser estampadas.
La profesora Elena Martínez, coordinadora del proyecto BRIGHTER, dijo: "Nuestro innovador sistema de bioimpresión 3D no solo logra un tejido más cercano al real, sino que también es mucho más rápido que los sistemas actuales, un factor esencial para garantizar la viabilidad de nuevos tejidos".
△ Un pequeño cuadrado que contiene una matriz de células de la piel. Foto vía IBEC.
Reducción de las pruebas en animales con la impresión 3D
La tecnología de bioimpresión 3D ha avanzado a pasos agigantados en la última década, con grandes avances en el desarrollo de tejidos viables específicos del paciente. Si bien estos desarrollos son prometedores para futuros ensayos de eficacia, los tejidos aún son en gran parte experimentales, y los ensayos de medicamentos en humanos están a décadas de distancia. Sin embargo, tanto la academia como la industria están trabajando para cambiar eso, con el fabricante sueco de bioimpresoras CELLINK comprometiéndose a avanzar en su investigación sobre modelos de prueba de células inofensivas en animales y utilizando modelos de piel en miniatura en la Universidad de Stuttgart para probar la eficacia de los medicamentos contra el cáncer con el fin de eliminar las pruebas en animales.
En otros lugares, la plataforma Biopixlar de Fluicell ha producido modelos neuronales altamente complejos que muestran potencial para futuras aplicaciones de detección de fármacos clínicos, mientras que el sistema NanoOne Bio de UpNano se centra en la fabricación de microestructuras de cultivo celular que pueden haber ayudado a reducir el número de experimentos con animales detrás de los ensayos clínicos.
△CELLINK ha adquirido el especialista en tecnología in vitro MatTek para crear un modelo de prueba de drogas inofensivo. Foto vía MatTek.
Una alternativa más humana a la experimentación con animales
Además del IBEC, la Universidad Goethe de Frankfurt, el Technion Center de Israel y las empresas de biotecnología Mycronic y Cellendes también participan en el proyecto BRIGHTER. El programa espera superar muchas de las barreras técnicas que actualmente limitan la fabricación de tejidos humanos complejos. Los socios están colaborando en el desarrollo de un nuevo proceso de bioimpresión de láminas ligeras capaz de producir modelos in vitro complejos y precisos que se pueden utilizar para pruebas cosméticas y de medicamentos en la industria farmacéutica y entornos de investigación. Para ajustar la tecnología, el equipo de BRIGHTER está trabajando para imprimir en 3D la piel humana, un tejido altamente complejo compuesto por múltiples tipos de células y estructuras, como glándulas sudoríparas y folículos pilosos. Los hidrogeles formarán un componente clave del proceso de bioimpresión, ya que forman la base para que las células crezcan y formen nuevos tejidos, y también se pueden personalizar utilizando las propias células de un paciente. Para imprimir la piel con la estructura, forma y consistencia deseadas, los investigadores están utilizando técnicas de imagen avanzadas que combinan la iluminación de láminas de luz y máscaras digitales de alta resolución. Al aplicar el láser directamente al hidrogel, las células dentro de él pueden ser "modeladas" y moldeadas en la forma correcta, lo que permite al equipo controlar la rigidez, la forma y el tamaño de las estructuras impresas en 3D.
La capacidad de dar forma a hidrogeles a un alto nivel es especialmente crítica para imprimir con éxito la piel humana, ya que este tejido está formado por muchas capas de células de diferentes tipos. Según el equipo de BRIGHTER, su proceso de bioimpresión también fue capaz de crear los vasos sanguíneos del tejido impreso y permitir la función de las glándulas sebáceas y sudoríparas, así como los folículos pilosos para hacer crecer el cabello. La Dra. Nuria Torras, investigadora postdoctoral del IBEC, dijo: "Esperamos poder imprimir una muestra de piel con un área de 1 centímetro cuadrado y un grosor de 1 mm en aproximadamente 10 minutos con una tasa de viabilidad celular de más del 95%, mejorando en gran medida las condiciones actuales de bioimpresión". El proyecto BRIGHTER espera que la impresión exitosa del modelo de piel in vitro valide su potencial para su uso en entornos farmacéuticos y de investigación y, en última instancia, reduzca las pruebas en animales para pruebas de medicamentos y cosméticos.
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