Los paneles magnéticos mejoran la bioimpresión 3D

La bioimpresión 3D, en la que se imprimen tejidos vivos y se mezclan células en un hidrogel blando, o “biotinta”, se utiliza ampliamente en el campo de la bioingeniería para modelar o reemplazar los tejidos de nuestro cuerpo. Sin embargo, la impresión de calidad y la reproducción de tejidos pueden enfrentar desafíos. Uno de los desafíos más importantes es creado simplemente por la gravedad: las células se hunden naturalmente hasta el fondo de la jeringa de la impresora de extrusión de biotinta porque son más pesadas que el hidrogel que las rodea.

Ritu Raman, profesor de ingeniería de tejidos de Eugene Bell y profesor asistente de ingeniería mecánica en el MIT, explica: “Este corte de células, que se exacerba durante las largas sesiones de impresión necesarias para imprimir tejidos grandes, provoca boquillas obstruidas, distribución celular desigual e inconsistencias entre los tejidos impresos. Las soluciones existentes, como agitar las biotintas manualmente antes de cargarlas en la impresora, o usar mezcladores pasivos, no pueden mantener la uniformidad una vez que comienza la impresión”.

En un estudio publicado el 2 de febrero en la revista DispositivosEl equipo de Raman presenta un nuevo enfoque que tiene como objetivo resolver esta limitación básica previniendo activamente la sedimentación celular en biotintas durante la impresión, lo que permite obtener tejidos impresos en 3D más confiables y biológicamente consistentes.

“El control preciso sobre las propiedades físicas y biológicas de la biotinta es esencial para recrear la estructura y función de los tejidos nativos”, dice Ferdows Afghah, postdoctorado en ingeniería mecánica en el MIT y autor principal del estudio.

“Si podemos imprimir tejidos que imiten mejor los de nuestro cuerpo, podemos utilizarlos como modelos para comprender mejor las enfermedades humanas o para probar la seguridad y eficacia de nuevos fármacos terapéuticos”, añade Raman. Estos modelos podrían ayudar a los investigadores a alejarse de técnicas como las pruebas con animales, lo que respalda el reciente interés de la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. en desarrollar nuevos enfoques más rápidos, menos costosos y más informativos para establecer la seguridad y eficacia de nuevas vías de tratamiento.

“Con el tiempo, estamos trabajando en aplicaciones de medicina regenerativa, como reemplazar el tejido enfermo o lesionado de nuestro cuerpo con tejido impreso en 3D que pueda ayudar a restaurar una función saludable”, dice Raman.

MagMix, un mezclador accionado magnéticamente, consta de dos partes: una pequeña hélice magnética que cabe dentro de la jeringa utilizada por las bioimpresoras para depositar biotintas, capa por capa, en tejido 3D, y un imán permanente unido a un motor que se mueve hacia arriba y hacia abajo cerca de la jeringa, controlando el movimiento de la hélice en el interior. En conjunto, este sistema compacto se puede montar en cualquier bioimpresora 3D estándar, manteniendo las biotintas mezcladas uniformemente durante la impresión sin cambiar la formulación de la biotinta ni interferir con el funcionamiento normal de la impresora. Para probar el enfoque, el equipo utilizó simulaciones por computadora para diseñar la geometría y la velocidad de la hélice de mezcla óptima y luego validó su rendimiento experimentalmente.