Nuevos adelantos en impresión 3D para aplicaciones en ortopedia

Investigadores desarrollaron un biomaterial capaz de servir como soporte para la regeneración de tejido óseo, a suvez que produjeron cartílago tridimensional (3D) a partir de hebras de bioink. La impresión 3D aplicada a la medicina avanza aspi en la  ortopedia con la utilización de materiales biocompatibles.

Hebras de cartílago de vaca sustituirían la tinta en un proceso de bio impresión (bioprinting) que podría algún día, crear parches de las articulaciones desgastadas. “Nuestro objetivo es fabricar tejido que pueda ser usado para reemplazar grandes cantidades del ya desgastado”, dijo Ibrahim T Ozbolat, miembro del Instituto Huck Penn State, en los Estados Unidos, y profesor asociado de ciencias de la ingeniería y la mecánica. “Los que tienen osteoartritis en las articulaciones sufren mucho. Necesitamos una nueva alternativa de tratamiento para esto”, añade.

El cartílago es un buen tejido para apuntar a la ampliación bioprinting ya que está formado por un solo tipo de células y no tiene vasos sanguíneos adentro. Ozbolat y sus colegas desarrollaron un método para producir tejidos de mayor escala sin necesidad de utilizar un andamio. Fabrican un tubo pequeño (de 3 a 5 centésimas de pulgada de diámetro) hecho de alginato. Allí se inyectan las células del cartílago y se les permite crecer durante una semana, tiempo en el que se adhieren entre sí. Dado que las células no se pegan al lginato, el tubo se puede retirar con facilidad.

"Se pueden fabricar los hilos en cualquier longitud", afirma el profesor. "Como no hay andamios, el proceso de la impresión es escalable, por lo que los parches se pueden  agrandar también. Se puede imitar el cartílago articular mediante la impresión real de hebras verticalmente y luego horizontalmente para imitar la arquitectura natural." Los investigadores publicaron sus resultados en el último número de Scientific Reports.

En cuanto al biomaterial para regenerar el tejido óseo, investigadores de la Universidad Autónoma de Puebla, en México, desarrollaron uno que es biodegradable y puede imprimirse en 3D con porosidad controlada. El material tiene el potencial para utilizarse como un implante y sustituir pequeñas porciones de hueso.

Efraín Rubio Rosas, investigador en el Centro Universitario de Vinculación y Transferencia de Tecnología, y líder del proyecto, dijo que “el hueso humano está compuesto por materiales orgánicos como el colágeno y las proteínas, y otros inorgánicos en su mayoría por fosfato de calcio en forma de cristales de hidroxiapatita, que se pueden obtener de forma sintética y que han sido utilizados en implantes ortopédicos”.

El implante sirve como un relleno con la capacidad de regenerar las secciones de tejido de hueso natural. “Se utilizan nanopartículas de hidroxiapatita y un polímero compatible con el cuerpo humano que degrada los fluidos fisiológicos, sin embargo soporta tiempo suficiente para permitir el crecimiento del hueso natural”, añadió Efraín Rubio.

Además, el material tiene una porosidad similar a la del hueso humano. Para lograrlo desarrollaron un modelo matemático, que permite una estructura 3D, y  patrones computacionales  con el fin de obtener una fibra que se inyecte en la impresora 3D.