Academia Mexicana de Ciencias
Boletín AMC/191/19
Ciudad de México, 14 de octubre de 2019

• Con el objetivo a largo plazo de fabricar órganos completos, funcionales y aptos para trasplantar en un paciente, investigadora mexicana propone una técnica de bioimpresión en 3D con el uso de fluidos caóticos.
• En el corto y mediano plazo, busca crear pequeñas unidades funcionales de tejidos y órganos de un paciente para evaluar diversas terapias y personalizar la cura de una enfermedad.
• Por su propuesta de investigación Grissel Trujillo de Santiago es una de las ganadoras de las Becas para Mujeres en la Ciencia L’Oréal-UNESCO-AMC 2019 en el área de ingeniería y tecnología.

Grissel Trujillo de Santiago, profesora e investigadora de la Escuela de Ingeniería y Ciencias, del Tecnológico de Monterrey.
Foto: Cortesía de la investigadora.

Un paciente que necesita recibir el trasplante de un órgano vital puede esperar por meses un donador en detrimento de su salud y esperanza de vida, y en caso de que ese órgano llegase el receptor podría rechazarlo; con el avance de la ingeniería tisular podría ser posible en un futuro que un médico desde su consultorio bioimprima, a partir de células del paciente, el órgano personalizado para trasplantarlo.
Actualmente ya se imprimen e implantan órganos simples como vejigas y uretras, pero riñones, corazones o hígados aún no, porque son tejidos complejos que requieren de una microarquitectura muy especializada que hace al tejido funcional.
“Uno de los desafíos de la bioimpresión de tejidos y órganos en tercera dimensión (3D) es vascularizar, es decir, incorporar un sistema artificial de vasos sanguíneos”, indicó Grissel Trujillo de Santiago, profesora e investigadora de la Escuela de Ingeniería y Ciencias, del Tecnológico de Monterrey, quien propone una novedosa técnica de bioimpresión 3D caótica continua para fabricar tejidos vascularizados.
“La particularidad de esta técnica es el uso de fluidos caóticos, que no son en absoluto desordenados, sino que son predecibles y modelables matemáticamente, y forman estructuras muy complejas: laminares y multicapa muy similares a las estructuras de nuestros tejidos”, explicó en entrevista para la Academia Mexicana de Ciencias.
Por su proyecto de investigación, “Uso de bioimpresión 3D caótica continua para fabricar tejidos vascularizados”, la científica ganó una de las Becas para Mujeres en la Ciencia L’Oréal-UNESCO-AMC 2019 en el área de ingeniería y tecnología.

“Apuntamos a dos sueños: uno es casi de ciencia ficción y otro más plausible a corto plazo. El de largo plazo es ser capaces de bioimprimir órganos completos y funcionales, como un hígado o un corazón, aptos para trasplantar en un paciente. El de mediano y corto plazo es generar pequeñas unidades funcionales de tejidos que sean útiles para evaluar terapias contra cáncer”.
En éste último caso se extraerían células cancerosas de un paciente, se recrearía el tejido en un constructo bioimpreso para probar y evaluar diversas terapias, con lo que se avanzaría más rápido en la cura de la enfermedad. Además, al crear pequeñas unidades funcionales se podrían reducir las pruebas farmacológicas en animales.
Destacó que en otros laboratorios del mundo se trabaja en ello, el proyecto se llama Human on a chip y la idea no es sólo para probar nuevos blancos terapéuticos sino para desarrollar medicina personalizada. “Se podrán tomar células de un paciente, generar un tejido muy similar al real, un modelo in vitro que nos permitiría recapitular mejor el tumor del paciente y nos permitiría recomendar terapias más efectivas acordes con su condición”.

La bioimpresión 3D caótica

Cabezal de bioimpresión 3D caótica continua. o.
Foto: Cortesía de la investigadora.

Esta propuesta no existe en ningún otro laboratorio del mundo, es una idea original de la especialista quien la concibió cuando hacía su postdoctorado en la Universidad de Harvard y en el Instituto de Tecnología de Massachusetts en donde trabajó por primera vez con hidrogeles fotosensibles, mientras que el uso de flujos caóticos los conoció gracias a su marido y colega, quien los empleó como herramienta de mezclado en el doctorado en ingeniería química.
Los hidrogeles son materiales similares a los tejidos humanos, consisten en matrices poliméricas ricas en agua. Al prepararse en el laboratorio, son soluciones fluidas que al exponerse a luz ultravioleta se solidifican manteniendo la forma deseada. Las células crecen tridimensionalmente dentro de estos hidrogeles compuestos de colágeno hidrolizado reconociendo un microambiente similar al de los tejidos naturales.
“Encapsulamos células vivas en estos hidrogeles y con técnicas de manufactura aditiva creamos un constructo tridimensional capa por capa. Una vez impreso, lo colocamos en una incubadora a 37 grados centígrados y control de gases durante un tiempo en el que las células empiezan a secretar su propia matriz extracelular y a formar tejidos”, explicó.
El primer prototipo de la impresora caótica fue diseñada y fabricada por la investigadora y su equipo con cortes de acrílico y tornillos propios. El monto que se otorga de la Beca le será útil para comprar un cabezal de impresión que controle la temperatura del hidrogel y se pueda formar un filamento estable. También comprará medios de cultivo celular —que se encargan a una empresa de Estados Unidos—, así como matraces, pipetas y demás consumibles.
Una vez que el modelo esté estandarizado y se logren fabricar estructuras tridimensionales vascularizadas, Trujillo de Santiago y su equipo plantean extraer células primarias de los pacientes para crecer, por ejemplo, músculo que se podría trasplantar pues hay enfermedades en las que se pierden cantidades importantes de éste.

Luz Olivia Badillo.