Órganos e Impresión 3D

Científicos de Harvard hacen latir un músculo cardíaco impreso en 3D utilizando un nuevo tipo de tinta

La recién desarrollada tinta de gel infundida con fibra (FIG, por sus siglas en inglés) permite que las células del músculo cardíaco impreso en 3D latan como una cámara del corazón humano.

La tecnología de impresión 3D ya está cambiando la forma en que producimos cosas. Abriendo un mundo de posibilidades ilimitadas, ahora tenemos el edificio más grande impreso en 3D en Florida e incluso una réplica impresa en 3D del Lamborghini Aventador SV.

 

En el campo médico, los científicos en los últimos años han creado partes impresas en 3D de estructuras cardíacas e incluso modelos de corazones humanos bioprintados en 3D de tamaño completo, que son un gran impulso en el esfuerzo por encontrar nuevos tratamientos para las enfermedades del corazón, una causa principal de muerte en los EE. UU.

 

Y ahora, según un nuevo artículo publicado, investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard (SEAS) han desarrollado una nueva tinta de hidrogel que contiene fibras de gelatina y la han utilizado para imprimir en 3D una cámara cardíaca funcional que imita cómo late un corazón humano.

 

La tinta de gel infundida con fibra (FIG) permite que las células del músculo cardíaco impreso en 3D se alineen y latan en coordinación como una cámara del corazón humano. El objetivo inmediato de los investigadores es descubrir nuevos tratamientos para las enfermedades del corazón, mientras que el plan a largo plazo es fabricar tejidos implantables.

 

 

Fibras añadidas a la tinta imprimible

Explicando cómo la tecnología de impresión 3D hasta ahora no ha podido lograr la alineación de las células cardiomiocitos responsables de la contracción de un corazón, la primera autora del artículo, Suji Choi, dijo: "La gente ha estado tratando de replicar las estructuras y funciones de los órganos para probar la seguridad y eficacia de los medicamentos como una forma de predecir lo que podría suceder en el entorno clínico".

 

La tinta FIG es capaz de fluir a través de la boquilla de impresión pero, una vez que se imprime la estructura, mantiene su forma 3D. "Debido a esas propiedades, descubrí que es posible imprimir una estructura similar a un ventrículo y otras formas 3D complejas sin usar materiales de soporte o andamios adicionales", agregó Choi.

 

Choi explica que la parte más desafiante del proceso fue mantener la proporción deseada entre las fibras y el hidrogel en la tinta. Una vez que se logró, aplicó estimulación eléctrica a las estructuras impresas en 3D hechas con tinta FIG, lo que desencadenó una ola coordinada de contracciones.

"Fue muy emocionante ver la cámara realmente bombeando de una manera similar a cómo bombean los ventrículos del corazón real", dijo Choi.

 

El equipo espera que la tinta FIG se utilice para construir válvulas cardíacas miniatura de doble cámara.

 

El estudio fue publicado en Nature Materials

Resumen del estudio

Los hidrogeles son materiales atractivos para la ingeniería de tejidos, pero los esfuerzos hasta la fecha han mostrado una capacidad limitada para producir las características microestructurales necesarias para promover la autoorganización celular en modelos de órganos tridimensionales (3D) jerárquicos. Aquí desarrollamos una tinta de hidrogel que contiene fibras de gelatina prefabricadas para imprimir andamios de órganos 3D que recapitulan la organización intra e intercelular del corazón. La adición de fibras de gelatina prefabricadas a los hidrogeles permite la adaptación de la reología de la tinta, permitiendo una transición sol-gel controlada para lograr una impresión precisa de estructuras 3D independientes sin materiales de soporte adicionales. La alineación inducida por cizallamiento de las fibras durante la extrusión de la tinta proporciona señales geométricas a microescala que promueven la autoorganización de los cardiomiocitos humanos cultivados en tejidos musculares anisotrópicos in vitro. El modelo de ventrículo impreso en 3D resultante exhibió propiedades electrofisiológicas y contráctiles anisotrópicas biomiméticas.

 

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