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Tintas a base de cerámica para reparar mediante impresión 3D tejido óseo dañado

Las impresoras 3D podrían convertirse pronto en un elemento permanente de los quirófanos después de que científicos de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW), en Sydney, Australia demostraran que podían imprimir estructuras parecidas a huesos que contienen células vivas.

03 feb 2021

Científicos de la UNSW, en Sydney, han desarrollado una tinta a base de cerámica que puede permitir a los cirujanos en el futuro imprimir en 3D partes óseas completas con células vivas que podrían usarse para reparar tejido óseo dañado.

Usando una impresora 3D que despliega una tinta especial compuesta de fosfato de calcio, los científicos desarrollaron una nueva técnica, conocida como bioimpresión omnidireccional de cerámica en suspensiones celulares (COBICS), que les permite imprimir estructuras similares a huesos que se endurecen en cuestión de minutos cuando se coloca en agua. Si bien la idea de la impresión en 3D de estructuras que imitan a los huesos no es nueva, esta es la primera vez que dicho material se puede crear a temperatura ambiente, con células vivas, y sin productos químicos agresivos o radiación, afirma el Dr. Iman Roohani de la Facultad de Química de la UNSW. “Ésta es una tecnología única que puede producir estructuras que imitan estrechamente al tejido óseo”, dice. “Podría usarse en aplicaciones clínicas donde existe una gran demanda de reparación in situ de defectos óseos, como los causados ​​por traumatismos, cáncer o donde se reseca una gran parte de tejido”.

El profesor asociado Kristopher Kilian, que co-desarrolló la tecnología innovadora con el Dr. Roohani, dice que el hecho de que las células vivas pueden ser parte de la estructura impresa en 3D, junto con su portabilidad, lo convierten en un gran avance en la tecnología actual de vanguardia.

Foto: UNSW

Hasta ahora, dice, hacer una pieza de material similar a un hueso para reparar el tejido óseo de un paciente implica primero ir a un laboratorio para fabricar las estructuras utilizando hornos de alta temperatura y productos químicos tóxicos. “Esto produce un material seco que luego se lleva a un entorno clínico o en un laboratorio, donde lo lavan abundantemente y luego le agregan células vivas”, dice el profesor Kilian. “Lo bueno de nuestra técnica es que puede extruirla directamente en un lugar donde haya células, como una cavidad en el hueso de un paciente. Podemos ir directamente al hueso donde hay células, vasos sanguíneos y grasa, e imprimir una estructura similar a un hueso que ya contiene células vivas, justo en esa área. Actualmente no hay tecnologías que puedan hacer eso directamente".

En un artículo de investigación publicado recientemente en Advanced Functional Materials, los autores describen cómo desarrollaron la tinta especial en una matriz de microgel con células vivas. "La tinta aprovecha un mecanismo de fraguado mediante la nanocristalización local de sus componentes en entornos acuosos, convirtiendo la tinta inorgánica en nanocristales de apatita ósea entrelazados mecánicamente", dice el Dr. Roohani. “En otras palabras, forma una estructura que es químicamente similar a los bloques de construcción de huesos. La tinta está formulada de tal manera que la conversión es rápida, no tóxica en un ambiente biológico y solo se inicia cuando la tinta está expuesta a los fluidos corporales, proporcionando un amplio tiempo de trabajo para el usuario final, por ejemplo, los cirujanos". Afirma que cuando la tinta se combina con una sustancia de colágeno que contiene células vivas, permite la fabricación in situ de tejidos similares a los huesos que pueden ser adecuados para aplicaciones de ingeniería de tejidos óseos, modelado de enfermedades, detección de drogas y reconstrucción in situ de huesos y defectos osteocondrales.