Un equipo de investigación dirigido por la Universidad RMIT, que colabora con médicos del St Vincent's Hospital Melbourne, Australia, le ha “dado la vuelta” al enfoque de impresión 3D convencional. En lugar de hacer bioimplantes (“bioscaffolds”) directamente, el equipo imprimió moldes en 3D con cavidades con patrones intrincados y luego se “rellenaron” con materiales biocompatibles, antes de disolver los moldes. De forma que los investigadores han creado bioimplantes del tamaño de una uña llenos de estructuras elaboradas que, hasta ahora, se consideraban imposibles con las impresoras 3D estándar.
Un enfoque clave para los ingenieros biomédicos ha sido el diseño y desarrollo de implantes impresos en 3D que se pueden implantar en el cuerpo para apoyar la regeneración celular. Pero hacer que estas estructuras sean lo suficientemente pequeñas y complejas para que las células prosperen sigue siendo un desafío importante.
El nuevo método, que los investigadores han denominado "Negative Embodied Sacrificial Template 3D (NEST3D) printing (NEST3D)", utiliza pegamento PVA simple como base para el molde impreso en 3D. Una vez que el material biocompatible inyectado en el molde se ha asentado, toda la estructura se coloca en agua para disolver el pegamento, dejando solo el bioimplante.
Los investigadores han fabricado microimplantes, hasta ahora considerados imposibles con la impresión 3D convencional
La primera autora del estudio, la investigadora de doctorado Stephanie Doyle, explica que, gracias a este método, "podemos producir desde polímeros biodegradables hasta hidrogeles, siliconas y cerámicas, sin la necesidad de una optimización rigurosa o de equipos especializados. Podría ser un acelerador masivo para la investigación en biofabricación e ingeniería de tejidos".
El investigador principal del estudio, el doctor Cathal O'Connell, afirmó que el nuevo método de biofabricación era costo-efectivo y fácilmente adaptable porque se basaba en una tecnología ampliamente disponible. Según informa, la impresión 3D estándar no está exenta de limitaciones: "Las formas que puede hacer con una impresora 3D estándar están limitadas por el tamaño de la boquilla de impresión; la abertura debe ser lo suficientemente grande para dejar pasar el material y, en última instancia, eso influye en lo pequeño que puede imprimir".
Asimismo, según el investigador, "es importante destacar que nuestra técnica es lo suficientemente versátil como para utilizar materiales médicos listos para usar. Es extraordinario crear formas tan complejas utilizando una impresora 3D básica de secundaria".
La investigación, publicada en Advanced Materials Technologies, se llevó a cabo en "BioFab3D@ ACMD", un centro de investigación, educación y capacitación en bioingeniería de vanguardia ubicado en el Hospital de San Vicente en Melbourne.
Los autores del estudio buscan ahora probar diseños para optimizar la regeneración celular
La coautora y profesora asociada, Claudia Di Bella, cirujana ortopédica del Hospital St Vincent de Melbourne, indicó que el estudio muestra las posibilidades que se abren cuando los médicos, ingenieros y científicos biomédicos se unen para abordar un problema clínico. "Un problema común que enfrentan los médicos es la incapacidad de acceder a soluciones tecnológicas experimentales para los problemas que enfrentan a diario", explicó Di Bella. Quien recuerda que, si bien un médico es el mejor profesional para reconocer un problema y pensar en posibles soluciones, "los ingenieros biomédicos pueden convertir esa idea en realidad”.
Si bien se han realizado algunos ensayos clínicos de ingeniería de tejidos en todo el mundo, aún deben abordarse los desafíos clave de la bioingeniería para que la tecnología de bioimpresión 3D se convierta en una parte estándar del conjunto de herramientas de un cirujano.
En ortopedia, un escollo importante es el desarrollo de un bioimplante que funciona tanto en el hueso como en el cartílago. "Nuestro nuevo método es tan preciso que estamos creando microestructuras especializadas para el crecimiento de huesos y cartílagos en un único biosoporte", precisó O'Connell.
Los próximos pasos para los investigadores consistirán en probar diseños para optimizar la regeneración celular e investigar el impacto en la regeneración celular de diferentes combinaciones de materiales biocompatibles.