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Cuando las personas mueren, no es porque su cuerpo se apague, sino porque falla una parte, sin la cual el cuerpo no puede sobrevivir. Las personas con insuficiencia cardíaca o renal necesitan un trasplante de órganos inmediato o morirán. Ahí es donde entran los órganos impresos en 3D, como los corazones impresos en 3D .
El tiempo promedio de espera para un trasplante es de 4 meses para un corazón y 5 años para un riñón, según Gift of Life . Durante este tiempo, las personas pueden enfermarse más y morir, por lo que la capacidad de imprimir órganos mediante bioimpresión 3D sería invaluable. Reemplazar nuestros órganos una vez que uno falla prolongaría significativamente la esperanza de vida humana.
Pero, ¿qué tan factibles son los órganos impresos en 3D?
Depende del órgano. En esta pieza repasaremos cuatro órganos en varias etapas de I + D: piel impresa en 3D, corazones impresos en 3D, cabello impreso en 3D e hígados impresos en 3D.
Tabla de contenido
Piel impresa en 3D
La piel es el órgano más grande del cuerpo. Protege tus entrañas, te mantiene unido y regula la temperatura de tu cuerpo. Sin embargo, dado que la piel no realiza ninguna actividad compleja de clasificación química o de bombeo de sangre, la composición biológica de la piel es una de las más simples de todos nuestros órganos.
Esta es una gran noticia para los científicos que desean crear piel artificialmente. Empresas como L’Oréal están invirtiendo sumas importantes en I + D para descubrir formas de crear piel impresa en 3D. Tener la capacidad para hacer esto es de gran valor para empresas como L’Oréal, ya que pueden probar sus cremas solares y antienvejecimiento en esta piel sin necesidad de seres humanos vivos.
En teoría, esto significa que la piel impresa en 3D daría lugar a cremas solares de mejor calidad que ayudarían a reducir la prevalencia del cáncer de piel. Además, los artistas del tatuaje aprendices tienen una fuente más fácil de piel falsa para practicar, por lo que tal vez la calidad de la tinta de las personas también aumente.
Piel impresa en 3D que reemplaza los injertos de piel
Los injertos de piel son actualmente el método de tratamiento más común para las víctimas de quemaduras. Siempre estamos agradecidos de tener injertos de piel como opción de tratamiento, aunque está lejos de ser perfecto. Los efectos negativos incluyen grandes cantidades de sangrado, posibles infecciones, cicatrices claras y obvias y un largo tiempo de recuperación.
Aquí es donde entra la piel impresa en 3D. Investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid en colaboración con BioDan han creado un prototipo de una bioimpresora 3D que puede imprimir piel humana completamente funcional . Dado que la piel impresa en 3D se puede crear rápidamente y aplicarse directamente sobre la herida, las heridas pueden recuperarse significativamente mejor que con los injertos de piel que requieren más tiempo.
Sin embargo, la investigación sobre la piel impresa en 3D aún no está lista para incorporarse a los tratamientos. El tratamiento no es lo suficientemente maduro y confiable, aunque los resultados son muy alentadores. Es muy probable que los tratamientos cutáneos impresos en 3D estén ampliamente disponibles en los próximos 5 años.
Corazón impreso en 3D
Alrededor de 3.000 personas en los EE. UU. Esperan un trasplante de corazón en un día cualquiera. Dado que cada año hay disponibles alrededor de 2000 corazones, los tiempos de espera pueden extenderse a meses e incluso años.
Al contrario de lo que probablemente estés imaginando, el corazón es uno de los órganos biológicamente más simples del cuerpo. Esto significa que sería uno de los órganos impresos en 3D más fáciles de crear y trasplantar. Dado que el corazón es tan importante, esto es bastante útil, ¿verdad?
El pensamiento actual sugiere que la mejor manera de crear un corazón impreso en 3D es a través de ‘andamios’ de células de bioimpresión. En lugar de imprimir células en 3D capa por capa, estos andamios biodegradables brindan soporte estructural a las células, dirigiéndolas hacia donde deberían estar. Luego, cuando las células alcanzan una estructura de corazón impresa en 3D completamente madura y terminada, el andamio puede romperse y retirarse.
Ya se ha demostrado que esto funciona a microescala con un parche de tejido cardíaco en funcionamiento. El tejido cardíaco impreso en 3D se utilizó con éxito para reparar un corazón de ratón dañado.
Hemos escrito una historia aparte sobre corazones impresos en 3D .
Sin embargo, existen dificultades para hacer que esto funcione. Si no los hubiera, todos tendríamos órganos impresos en 3D y habríamos ampliado significativamente nuestra esperanza de vida. Los corazones están formados por estructuras muy, muy pequeñas en capilares que ninguna bioimpresora disponible puede replicar. Son simplemente demasiado pequeños. La NASA tiene una recompensa de € 500,000 para cualquiera que la administre, ¿quiere intentarlo?
¿Qué tan cerca estamos de crear un corazón impreso en 3D?
En julio de 2020, ETH Zurich, dirigida por Nicholas Cohrs, un estudiante de doctorado, creó el primer corazón impreso en 3D compuesto completamente de material de silicona suave. Su mecanismo de bombeo funciona de manera muy similar a un corazón humano real y estaba impreso en una estructura grande. Esto significa que no es necesario unir partes, excepto las partes de entrada y salida donde la sangre entra y sale.
Este corazón artificial impreso en 3D logró durar alrededor de 30 minutos / unos miles de latidos antes de que los materiales no pudieran soportar la tensión y se descompusieran. Esto representa un buen progreso, pero muestra lo lejos que estamos de crear una alternativa confiable a tomar corazones de personas muertas y trasplantarlas. Una estimación conservadora antes de que los corazones impresos en 3D sean alcanzables es de 30 a 50 años con los niveles de progreso actuales.
Cabello Impreso en 3D
¿Cuál es la causa número uno por la que la gente no compra champú? Sí, calvicie. Por eso, es de suma importancia para empresas como L’Oréal devolver el cabello a esos hombres desafortunados que han sido relegados a lucir el look de Bruce Willis para la eternidad.
L’Oréal está trabajando con Poeitis, una empresa de bioimpresión 3D, para intentar crear folículos pilosos sintéticos mediante la impresión 3D. Poeitis ha desarrollado una impresora 3D que utiliza una técnica similar a una impresora de inyección de tinta bidimensional que deposita células en lugar de tinta. La máquina de Poeitis deposita células, una por una, a la asombrosa velocidad de 10,000 por segundo. Estas microgotas de células luego forman estructuras 3D a medida que se superponen unas sobre otras.
Poeitis llama a esto impresión 4D. Como saben, la cuarta dimensión es el tiempo, que Poeitis utiliza para justificar su afirmación, ya que las celdas se imprimen una por una, abarcando la cuarta dimensión. Esto les permite guiar las células y su entorno «entre las células y su entorno hasta que produzcan las funciones biológicas que estamos buscando».
Habiendo comenzado en 2020, la empresa francesa espera que sean necesarios 3 años para adaptar el proceso. Si los folículos capilares pueden imprimirse y luego trasplantarse a cabezas humanas, esta podría ser la cura milagrosa para la calvicie.
Hígado impreso en 3D
El hígado es posiblemente el órgano más importante del cuerpo. Produce proteínas que son cruciales para la coagulación de la sangre, descompone las grasas y filtra las toxinas cada vez que sale de noche.
El Dr. Shaochen Chen, de la Universidad de California en San Diego, anunció el desarrollo de un nuevo tejido hepático impreso en 3D que imita la estructura y función de un hígado humano real en 2020. Para crear este tejido, se toman células madre de la piel del paciente y se combinan con otros dos tipos de células antes de transformarse en células hepáticas. Las células madre son especiales porque pueden transformarse en otros tipos de células y dividirse para producir más. Esto los hace muy valiosos para la investigación y los tratamientos.
Los tejidos de hígado impresos en 3D se depositaron luego en cuadrados de 3 x 3 mm, de 200 micrones de espesor. Los cuadrados se cultivaron in vitro durante 3 semanas a medida que se convertían en tejidos. Después de las pruebas, se descubrió que el tejido hepático impreso en 3D era capaz de mantener las funciones clave del hígado durante más tiempo que los modelos hepáticos existentes. Esto es alentador para quienes prevén que los órganos impresos en 3D se generalizarán en el futuro.
Organovo: hígados impresos en 3D en ratones
En 2020, la empresa de bioimpresión 3D Organovo probó sus tejidos exVive impresos en 3D para demostrar cuán efectivos eran. Las pruebas se realizaron mediante la implantación de parches de su tejido hepático impreso en 3D en hígados de ratones. Las pruebas encontraron que este es un tratamiento válido que podría usarse para tratar la alfa 1-antitripsina.
La alfa 1-antitripsina es una enfermedad que afecta al hígado cuando el cuerpo produce cantidades insuficientes de una proteína (investigación). Esto deja al paciente más vulnerable a otras afecciones como enfisema y cirrosis.
Sesenta días después de la implantación, los tejidos mostraron una funcionalidad y un injerto sostenidos. Esta es una mejora significativa con respecto a investigaciones anteriores sobre tejido hepático impreso en 3D que solo mantuvo la funcionalidad durante 28 días. Además, una evaluación patológica reveló que los ratones a los que se les había implantado el tejido tenían hígados más sanos que un grupo de control que no recibió tratamiento.
Estos resultados son muy alentadores. Organovo planea enviar su tejido hepático impreso en 3D para la aprobación de la FDA en 2020. Esto les da 18 meses para perfeccionar y optimizar el diseño final antes de enviarlo.
Sin embargo, los hígados son mucho más complicados que órganos como el corazón. El hígado tiene muchas funciones diferentes, lo que lo convierte en un órgano enormemente complejo biológicamente que sería muy difícil de imprimir en 3D. Si nuestra estimación de corazones impresos en 3D es de 30 a 50 años, los órganos impresos en 3D, como el hígado, serían más largos. Sin embargo, la impresión 3D es una tecnología exponencial y con lo raras que es probable que se pongan las cosas en el futuro, es una tontería predecir algo más de 50 años. Algunas personas piensan que la Singularidad se producirá en 2045, por lo que quién sabe si se producirá un avance biológico en un órgano impreso en 3D mucho antes.
Órganos impresos en 3D: Conclusión
En general, estamos logrando alcanzar logros en la creación de pequeños tejidos impresos en 3D. Por lo tanto, es probable que hayamos encontrado una forma confiable de crear piel impresa en 3D en un futuro muy cercano. Sin embargo, con órganos como corazones, hígados y riñones, el tamaño microscópico de los capilares hace que sea imposible imprimirlos en este momento.
Puede que no estemos lejos de una sociedad que posee órganos impresos en 3D y se dedica a su día como si esto fuera normal. Los avances científicos ocurren todo el tiempo y, a medida que la impresión 3D mejora y se vuelve más precisa en distancias más pequeñas, tal vez podamos resolver la escasez de órganos con órganos impresos en 3D.
