La impresión 3D en hielo permite crear vasos sanguíneos artificiales
A medida que aumenta la necesidad de donaciones de órganos, sobre todo de corazón, riñón e hígado, más y más científicos se dedican a buscar formas de crear órganos artificiales viables, aunque en los últimos años el éxito ha sido escaso. Sin embargo, ahora podría haber una solución. Investigadores de la Universidad Carnegie Mellon han demostrado haber encontrado una forma de cerrar la brecha entre los órganos disponibles y la demanda de trasplantes. Mediante la impresión 3D de hielo, han descubierto que es posible crear estructuras que se asemejan a los vasos sanguíneos, imitando su diseño natural y permitiendo que funcionen correctamente en el organismo.
La noticia llega en un momento fortuito. Según la División de Trasplantes (DoT), entidad federal responsable de la supervisión de los sistemas de trasplante de órganos y células madre sanguíneas en EE.UU., en 2024 había 103.223 hombres, mujeres y niños en la lista nacional de espera para trasplantes. Además, la cifra no deja de crecer, con una nueva persona cada 8 minutos.
Muchos de los que están en la lista de trasplantes llevan esperando bastante tiempo, sobre todo si se trata de órganos muy solicitados, como los riñones. (Créditos: HRSA)
No sólo eso, sino que el DoT calcula que unas 17 personas mueren cada día esperando un trasplante de órganos, más de 6.000 al año. Por eso se ha dedicado tanto tiempo e investigación no solo a aumentar el número de donantes de órganos (unos 170 millones de personas en Estados Unidos en 2022, aunque hay que tener en cuenta que no todos los que se registran como donantes pueden donar realmente), sino también a encontrar formas alternativas de obtener órganos viables. Aquí es donde se han puesto muchas esperanzas en métodos como la impresión 3D.
De hecho, aunque se ha trabajado mucho en técnicas como la bioimpresión, ha habido obstáculos constantes en la creación de órganos cultivados en laboratorio. El más notable es el enorme reto que supone crear redes de vasos sanguíneos en órganos artificiales que funcionen como los naturales. Por lo general, los diseños tradicionales de vasos sanguíneos artificiales no son capaces de imitar a los naturales y, por tanto, no pueden funcionar correctamente. Ahora, la impresión 3D de hielo podría ser la respuesta.
Impresión 3D en hielo para crear vasos sanguíneos artificiales
Ya te hemos hablado anteriormente de la impresión 3D en hielo, desarrollada originalmente por investigadores de ingeniería de Carnegie Mellon en 2022. En general, el proceso consiste en añadir un chorro de agua a una superficie muy fría. El agua en cuestión es «agua pesada», lo que significa que los átomos de hidrógeno del agua se sustituyen por deuterio, lo que da al agua un punto de congelación más alto y ayuda a crear una textura suave. Como era de esperar, la pieza se fabrica congelando el agua capa por capa.
Feimo Yang, estudiante de posgrado en los laboratorios de Philip LeDuc y Burak Ozdoganlar de la Universidad Carnegie Mellon dirige esta investigación. Yang explicó en qué se diferencia la impresión 3D en hielo de otros procesos: «Lo que diferencia nuestro método de otros tipos de impresión 3D es que, en lugar de dejar que el agua se congele por completo mientras imprimimos, dejamos que mantenga una fase líquida en la parte superior. Este proceso continuo, que es lo que llamamos forma libre, nos ayuda a conseguir una estructura muy lisa. No tenemos el efecto de estratificación típico de muchas impresiones 3D».
Créditos: Feimo Yang
Una vez terminadas las plantillas de hielo impresas en 3D, se incrustan en un material de gelatina, GelMA. Este material se expone a la luz ultravioleta, lo que endurece la gelatina y funde el hielo. El resultado son canales de vasos sanguíneos realistas.
Y ha sido un éxito relativo, ya que los investigadores pudieron demostrar que podían introducir células endoteliales, que recubren todos los vasos sanguíneos y regulan los intercambios entre el torrente sanguíneo y los tejidos circundantes, en estos vasos sanguíneos fabricados. Las células sobrevivieron en la gelatina hasta dos semanas, y ahora, los investigadores, pretenden cultivarlas durante más tiempo.
Además de para trasplantes de órganos, esta investigación podría ser ideal también para probar los efectos de fármacos en los vasos sanguíneos. Y sin duda suponen un gran paso adelante en la creación de redes de vasos sanguíneos complejas y realistas para la ingeniería de tejidos, y quizá un gran avance en la creación de órganos artificiales.
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*Créditos foto de portada: Carnegie Mellon University
