Impresión 3D para fabricar biocápsulas programables

 

Como comentabamos en nuestro post anterior, los límites de la impresión 3D están aún por descubrir, sobre todo cuando se trata de investigar en ámbitos multidisciplinares , desde la producción industrial a la bioingeniería. Dentro de este último campo, la nanotecnología está dando especialmente que hablar, particularmente en referencia a tratamientos médicos para enfermedades hoy por hoy mortales o de difícil curación.

Un estudio reciente, llevado a cabo por expertos en ingeniería mecánica, aeroespacial, eléctrica y en ciencia de los materiales de tres universidades estadounidenses (Princeton, Universidad de Minnesota y Universidad Washington de San Luis) ha desarrollado cápsulas de liberación proramable utilizando impresión 3D e hidrogeles que permitiría controlar espaciotemporalmente y de forma precisa diversos gradientes químicos y biomoleculares .

Esto significa que, a través de la impresión 3D, o más bien bioimpresión dado que los científicos usaron hidrogeles en el estudio, se pueden crear estructuras que contengan sustancias, las cuales serian liberadas de forma controlada, del mismo modo que lo hace la Naturaleza en los organismos (por ejemplo, con las señales endocrinas). Esta aproximación permitiría avances significativos en áreas tales como la ingeniería de tejidos sintéticos, las interfaces bióticas-abióticas, y la bionanotecnología.

Para superar los retos que presenta la integración de gradientes en matrices multiplexadas tridimensionales, los equipos de investigadores usaron impresión 3D para crear cápsulas compuestas por un núcleo acuoso (el hidrogel, que puede ser formulado para mantener la actividad de las biomoléculas que deben ser liberadas) y una membrana compuesta por un derivado de PLA (ácido poliláctico, PLA, comúnmente usado en esta tecnología) aprobado por la FDA, denominado ácido poliláctico-co-glicólico (PLGA). Este polímero, formado por m unidades de ácido láctico y n unidades de ácido glicólico como se ve en la figura de abajo,  también tiene aplicaciones médicas  relacionadas con la encapsulación.

Hidrólisis de PLGA en ácido glicólico y ácido láctico

La membrana también se carga con nanorods plasmónicos de oro (AuNRs). Para que este nombre no suene a ciencia ficción (aunque la propia tecnología ya es digna de considerarse así) aclararemos que se trata de objetos de una determinada forma, a escala de nanómetros (1-100 nm en cada dimensión) que se sintetizan a partir de metales o materiales semiconductores mediante síntesis química. Lo que los hace interesantes es su capacidad de absorber radiación en el infrarrojo cercano, y generar calor con ello. Debido a esta capacidad, pueden ser utilizados en ciertas terapias (calentando y por tanto matando de forma selectiva las células que los fagocitan, como por ejemplo células cancerosas), o también en dispositivos emisores de luz o recolectores de energía. En el caso que nos ocupa, los nanorods se insertaron para permitir la ruptura selectiva de las cápsulas al ser irradiadas por un rayo láser a longitudes de onda específicas. Esto significa que el láser podría desencadenar la liberación de enzimas dentro de las cápsulas; el uso de la impresión 3D permite situar estos enzimas  en el punto exacto requerido por los científicos.

Además del patrón de posicionamiento espacial de alta precisión, las ventajas de este método también incluyen la encapsulación de la carga biomolecular, es decir, de los enzimas a ser liberados, y la posibilidad de reconfigurar los gradientes sobre la marcha. El sistema también es escalable, ya que presenta una gran versatilidad para incorporar estructuras jerárquicas. En otras palabras, la impresión 3D nos permite avanzar otro paso hacia la replicación, o al menos la imitación, de la naturaleza, el proceso de fabricación aditiva más avanzado que existe.

Fuente: 3Dprinting Industry

2018-07-09T15:57:39+00:00

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