Avance en la bioimpresión de células vivas para medicina regenerativa

Resultado esperado:

Este tema tiene como objetivo apoyar actividades que permitan o contribuyan a uno o varios impactos esperados del destino “Desarrollo y uso de nuevas herramientas, tecnologías y soluciones digitales para una sociedad sana”. Para ello, las propuestas bajo este tema deben aspirar a ofrecer resultados que estén dirigidos, adaptados y contribuyan a la mayoría de los siguientes resultados esperados:

• Científicos biomédicos de la academia y la industria tendrán acceso a unidades completas de bioimpresión diseñadas para regenerar tejido humano.
• Los profesionales de la salud adquirirán información sobre el uso seguro y eficaz de equipos que permitan terapias avanzadas con tejido humano bioimpreso.
• Los proveedores de atención médica dispondrán de herramientas que les permitan tratar afecciones con necesidades médicas no satisfechas.
• Los pacientes individuales se beneficiarán de un enfoque personalizado para su respectiva condición médica gracias a la solución de medicina regenerativa bioimpresa.

Alcance:

La bioimpresión 3D funcional de células vivas específica para tejidos ha logrado un progreso significativo como un nuevo enfoque para aplicaciones de trasplante en medicina regenerativa. Actualmente existen varios tipos de tecnologías de bioimpresión en desarrollo para la reparación de diferentes tejidos u órganos objetivo. Para liberar completamente el potencial de los constructos celulares bioimpresos para la medicina regenerativa, aún quedan varios cuellos de botella por superar. Diversos estudios en modelos preclínicos han demostrado que los constructos o tejidos celulares bioimpresos son muy prometedores para la medicina regenerativa, al permitir la impresión de injertos de tejido autólogos, evitando así reacciones adversas injerto-huésped. Sin embargo, la traslación de tales enfoques a entornos clínicos (es decir, humanos) y su aplicación a órganos internos aún debe investigarse y demostrarse. Dependiendo del sitio objetivo real (es decir, el tejido u órgano defectuoso en el cuerpo humano), diferentes enfoques de bioimpresión pueden ser preferibles. Para imprimir tejidos complejos y especialmente órganos enteros, un enfoque in vitro seguido de trasplante es la forma preferida. La bioimpresión “in situ”, a veces también denominada “in vivo” o “intraoperatoria”, refleja un proceso de bioimpresión realizado en un sujeto vivo en un entorno quirúrgico y, en ciertos casos (por ejemplo, reparación de tejidos), tiene ventajas sobre una técnica de bioimpresión in vitro seguida de trasplante. La bioimpresión in situ implica el patrón directo de biotintas en el cuerpo de un paciente en el sitio objetivo, lo que permite la construcción precisa de una estructura de tejido que coincida con el sitio dentro de la ubicación fisiológica real donde se necesita regeneración o reparación. Como tal, la bioimpresión in situ permite una alta adaptabilidad, un riesgo reducido de contaminación, una mejor viabilidad celular, función e integración del huésped. Las altas densidades celulares presentes en los órganos vitales humanos subrayan la importancia de las biotintas que contienen menos biomateriales adicionales como matriz. Por lo tanto, la bioimpresión de constructos celulares que comprenden densidades celulares similares a las del tejido nativo puede facilitar la reparación y/o regeneración de tejidos complejos defectuosos u órganos internos. Para tales enfoques, es necesaria una ingeniería meticulosa del equipo de bioimpresión, que involucre instrumentación microquirúrgica sofisticada y plataformas de imágenes médicas. Para lograr la función deseada y para imitar las señales naturales en los tejidos nativos para bioconstructos impresos in vitro, se necesita el uso de estímulos adicionales, mientras que los enfoques in situ normalmente se basan en el cuerpo como biorreactor natural que proporciona las señales extracelulares necesarias. Recientemente, se han investigado combinaciones de bioimpresión in situ con estímulos en tiempo real, incluso para la reparación de órganos internos. Sin embargo, quedan cuellos de botella que deben superarse, como la integración con las modalidades de imagen y los procedimientos quirúrgicos existentes o la estabilidad y funcionalidad a largo plazo de los bioconstructos creados.