Órganos en un chip con impresión 3D: un nuevo impulso para la medicina

Investigadores de la Universidad de Harvard han logrado simular con impresión 3D un corazón funcional en un chip. Los sistemas denominados Microphysiological (MPS), también conocidos como organ-on-a-chip u órganos en un chip, han existido desde hace algún tiempo y los investigadores continúan desarrollando nuevas técnicas para replicar las funciones de los órganos.

Especialmente significativo en este campo está resultando el estudio publicado en Nature Materials el 24 de octubre de 2016 realizado por el Wyss Institute de Harvard, especializado en Bioingeniería. Este equipo de investigación ha conseguido integrar sensores en el proceso de impresión 3D y también utilizar la impresión en 3D para hacer que el proceso de fabricación de los chips sea relativamente más fácil.

 

 

La creación de nuevos materiales acelera la construcción de órganos en un chip

Ha sido fundamental en el desarrollo del proceso de fabricación la creación de 6 nuevas tintas imprimibles, incluyendo una que consiste en poliuretano termoplástico transparente, y otra hecha de dextrano, una combinación de moléculas relacionadas con la glucosa.

Aunque el proceso de impresión 3D, mostrado en el vídeo, es relativamente simple en su ejecución, el desarrollo de la tecnología de impresión 3D para crear un chip de este tipo no ha sido fácil. Tradicionalmente, un sistema de microphysiological (MPS), u órgano en un chip, se crea utilizando un proceso de litografía múltiple, que no sólo es caro y lento,  si no que además no permite integrar sensores en el proceso. Como Johan Lind U., co-autor del trabajo que hemos citado sobre la simulación de un corazón humano en microchips, explica:

“Cuando los investigadores están trabajando a menudo pasan desapercibidos los cambios graduales que se producen durante el desarrollo y maduración del tejido cardiaco. Esto es así porque ha habido una falta de formas sencillas, no invasivas, para medir el desempeño funcional de los tejidos”

La simulación del corazón en un chip tiene la capacidad de autocontraerse, es capaz de imitar la electrofisiología (desfibriladores) de un corazón humano, y también puede ser manipulado para imitar un órgano enfermo. Con los sensores integrados, el equipo fue capaz de medir el latido del corazón, registrar el desarrollo de los tejidos cardíacos, y la respuesta del tejido del corazón ante sustancias tóxicas.

En declaraciones acerca de la ivestigación, Lind añadió:

“Los sensores integrados permiten a los investigadores recoger datos de forma continua mientras que los tejidos maduran y mejorar su contractilidad. Del mismo modo, permiten estudiar los efectos graduales de la exposición crónica a determinadas toxinas.

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Los Órganos en un Chip aceleran la obtención de resultados en la investigación

La capacidad para construir sistemas microfisiológicos de forma rápida y sencilla sin duda está acelerando el proceso de futuros descubrimientos. Esta simulación de un corazón es la más compleja realizada por el equipo hasta la fecha. Investigaciones previas realizadas por los miembros del grupo utilizaron un proceso similar para crear un pulmón en un chip, y más recientemente, ha trascendido la noticia de que han tenido éxito imprimiendo la microestructura de un riñón. Jennifer Lewis, co-autora de esta nueva investigación, “Bio-printing of 3D Convoluted Renal Proximal Tubules on Perfusable Chips“, y catedrática de Bioingeniería, dijo lo siguiente sobre el corazón en un chip:

“Estamos expandiendo los límites de la impresión 3D mediante el desarrollo y la integración de múltiples materiales funcionales dentro de los dispositivos impresos. Este estudio es una poderosa demostración de cómo nuestra plataforma se puede utilizar para crear, chips totalmente funcionales con instrumentos para la detección de drogas y la modelización de la enfermedad.”

Estos avances en el desarrollo de órganos en un chip dentro del campo de la impresión 3D aplicada a la medicina hacen que cada vez los caminos de la medicina y la biología se integren cada vez más con la ingeniería, tanto en el campo de simulaciones físicas del comportamiento mecánico de los órganos como en la elaboración de órganos para ensayo quirúrgico. Esto significa ni más ni menos que la impresión 3D tiene ya, y tendrá, un papel fundamental en el desarrolo de mejoras en los procedimientos quirúrgicos y en la cura de patologías que hasta ahora resultaban dificultosas o muy caras.

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2018-07-09T15:16:28+00:00

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