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Investigadores crean un modelo para trasplante construido por impresión 3D

Posted by on Nov 13, 2015 | 0 comments

Investigadores crean un modelo para trasplante construido por impresión 3D

Usando azúcar, silicona y una impresora 3-D, un equipo de bioingeniería de la Rice University y cirujanos de la University of Pennsylvania han creado un implante con una intrincada red de vasos sanguíneos que apunta hacia un futuro de crecimiento y sustitución de órganos para trasplante.

La investigación puede proporcionar un método para superar uno de los mayores retos en la medicina regenerativa: Cómo llevar oxígeno y nutrientes a todas las células en un implante de órganos o tejido artificial el cual necesita días o semanas para crecer en el laboratorio antes de la cirugía. El nuevo estudio se llevó a cabo por un equipo de investigación dirigido por Jordan Miller, profesor asistente de bioingeniería en Rice, y Pavan Atluri, profesor asistente de cirugía en Penn. El estudio demostró que la sangre fluía normalmente a través de construcciones de prueba que estaban conectados quirúrgicamente a los vasos sanguíneos nativos. El informe fué publicado en la revista: Tissue Engineering Part C: Methods (“In vivo anastomosis and perfusion of a 3D printed construct containing microchannel networks”).

Samantha Paulsen, una estudiante graduada en el laboratorio de bioingeniería Jordan Miller de la Rice University, tiene una placa en la que se han montado varias de las construcciones de silicona impresa en 3D.

Las construcciones, cada una del tamaño de un pequeño osito de caramelo, han sido inyectadas con tinte rojo para mostrar mejor la red de pequeños vasos interiores. Miller dijo que uno de los obstáculos de la ingeniería de grandes tejidos artificiales, como el hígado o los riñones, es mantener el interior de las células vivas. Los ingenieros de tejidos se han basado generalmente en la propia capacidad del cuerpo para hacer crecer los vasos sanguíneos,  por ejemplo, mediante la implantación de andamios de ingeniería tisular dentro del cuerpo y a esperar que los vasos sanguíneos de los tejidos cercanos comiencen a extenderse a las construcciones implantadas en el organismo.

Miller dijo que ese proceso puede llevar semanas, y las células del interior de las construcciones suelen morir de hambre o morir por falta de oxígeno antes de que sean alcanzadas por los vasos sanguíneos. “Tuvimos una teoría que tal vez no deberíamos estar esperando” dijo Miller. “Nos preguntamos si había una manera de implantar una impresión  3-D donde pudiéramos conectar arterias anfitrionas directamente a la construcción y obtener la perfusión inmediatamente. En este estudio, estamos dando el primer paso hacia la aplicación de una analogía de la cirugía de trasplante de 3-D con estructuras impresas hechas en el laboratorio.

Rice 2

“Miller y su equipo pensaron en las necesidades que a largo plazo tendría el trasplante de grandes tejidos producidos en el laboratorio. “Lo que un cirujano necesita para hacer la cirugía de trasplante no es sólo una masa de células; el cirujano necesita una entrada del recipiente y una salida que se puede conectar directamente a las arterias y las venas, “aseguró Miller. Samantha Paulsen y el técnico de investigación Anderson Ta trabajaron juntos para desarrollar una construcción para someter el concepto a prueba,  un pequeño gel de silicona del tamaño de un osito de goma, utilizando la impresión 3-D. Pero en lugar de imprimir toda una estructura, los investigadores fabricaron plantillas que serían introducidas en el interior de la construcción.

Es una técnica usada por primera vez por Miller en 2012 e inspirada en las jaulas de cristal de azúcar elaboradas por chefs de repostería para adornar postres. Usando una impresora 3-D de código abierto que establece filamentos individuales de azúcar, los investigadores imprimen un entramado de aspirantes a  vasos sanguíneos. Una vez que el azúcar se endurece, se coloca en un molde y se vierte en el gel de silicona. Después de la curación del gel, el equipo de Miller disuelve el azúcar, dejando tras de sí una red de pequeños canales en la silicona. “Todavía no se parecen a los vasos sanguíneos que se encuentran en los órganos, pero tienen algunas de las características clave necesarias para un cirujano de trasplantes “, comentó Miller.

“Hemos creado una construcción que tiene una entrada y una salida, de alrededor de 1 milímetro de diámetro, y estos  vasos principales se ramifican en múltiples vasos más pequeños, que son alrededor de 600 a 800 micras. ” Cirujanos colaboradores del  Penn in Alturi`s group conectaron la entrada y la salida del gel diseñado para una arteria principal en un modelo de pequeños animales. Utilizando la tecnología Doppler, el equipo observó el flujo sanguíneo medido a través de la construcción la cual resistió presiones fisiológicas y permaneció abierto y sin obstáculos hasta tres horas. “Este estudio ofrece un primer paso hacia el desarrollo de un modelo de trasplante para la ingeniería de tejidos, donde la cirujano puede conectar directamente las arterias a una ingeniería tisular “, dijo Miller. “En el futuro se pretende utilizar un material biodegradable que también contiene células vivas próximas a estos vasos para el trasplante directo y el seguimiento a largo plazo.”

 

Fuente: http://news.rice.edu

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