Bioimpresoras 3D capaces de producir rápidamente grandes lotes de tejidos biológicos personalizados podrían acelerar la fabricación de fármacos y a un menor coste. Así lo consideran nanoingenieros de la Universidad de California en San Diego que han logrado desarrollar una tecnología de bioimpresión de alto rendimiento, capaz de imprimir en 3D a una velocidad récord una matriz de 96 pocillos de muestras de tejido humano vivo en 30 minutos. El trabajo ha sido publicado en la revista ´Biofabrication´.

Actualmente, el proceso de desarrollo de un medicamento puede tardar hasta 15 años con un coste de varios miles de millones de euros. La nueva tecnología, en cambio, permitiría a los investigadores de fármacos acumular rápidamente grandes cantidades de tejidos humanos en los que podrían probar y descartar candidatos a fármacos en el menor tiempo posible

"Nuestra tecnología puede crear estos tejidos con capacidad de alto rendimiento, alta reproducibilidad y alta precisión. Se trata de sistemas complejos de cultivo de células en 3D que imitarán más de cerca los tejidos humanos reales. Esto podría ayudar a la industria farmacéutica a identificar rápidamente y enfocarse en los medicamentos más prometedores", señaló Shaochen Chen, profesor de nanoingeniería en la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego.

La impresión de una de estas muestras de tejido lleva unos 10 segundos con la tecnología de Chen; imprimir la misma muestra llevaría horas con los métodos tradicionales. Además, tiene el beneficio adicional de imprimir automáticamente muestras directamente en placas de pocillos industriales. Esto significa que las muestras ya no tienen que transferirse manualmente de una en una desde la plataforma de impresión a las placas de pocillos para el cribado.

Esquema de trabajo

Para imprimir sus muestras de tejido, los investigadores primero diseñaron modelos 3D de estructuras biológicas en una computadora. Estos diseños incluso pueden provenir de escaneos médicos, por lo que pueden personalizarse para los tejidos de un paciente. Seguidamente, la computadora corta el modelo en instantáneas 2D y las transfiere a millones de espejos de tamaño microscópico. Cada espejo se controla digitalmente para proyectar patrones de luz violeta (405 nanómetros de longitud de onda, lo que es seguro para las células) en forma de estas instantáneas. Los patrones de luz se iluminan sobre una solución que contiene cultivos de células vivas y polímeros sensibles a la luz que se solidifican al exponerse a la luz. La estructura se imprime rápidamente una capa a la vez de manera continua, creando un andamio de polímero sólido 3D que encapsula células vivas que crecerán y se convertirán en tejido biológico.

La matriz de microespejos controlados digitalmente es clave para la alta velocidad de la impresora. Debido a que proyecta patrones 2D completos sobre el sustrato mientras imprime capa por capa, produce estructuras 3D mucho más rápido que otros métodos de impresión, que escanea cada capa línea por línea usando una boquilla o láser.

En definitiva, la tecnología de bioimpresión tridimensional de alto rendimiento desarrollada en San Diego permitiría a la industria farmacéutica acumular rápidamente grandes cantidades de tejidos humanos en los que podrían probar y descartar candidatos a fármacos con mucha más rapidez.