La impresión 3D de tejidos, que implica la utilización de células mezcladas en hidrogeles blandos o “bio-tintas”, se ha convertido en una herramienta fundamental en el ámbito de la bioingeniería para modelar o reemplazar los tejidos del cuerpo humano. Sin embargo, la calidad y reproducibilidad de estos tejidos pueden enfrentar serios desafíos. Uno de los problemas más significativos es el efecto de la gravedad: las células tienden a hundirse en el fondo de la jeringa del impresora debido a su mayor peso en comparación con el hidrogel que las rodea.
“Este asentamiento celular, que se agrava durante las largas sesiones de impresión necesarias para crear tejidos grandes, provoca obstrucciones en las boquillas, distribución desigual de las células e inconsistencias entre los tejidos impresos”, señala Ritu Raman, profesora asistente de ingeniería mecánica y profesora del desarrollo profesional Eugene Bell en el MIT. “Las soluciones existentes, como agitar manualmente las bio-tintas antes de cargarlas en la impresora o utilizar mezcladores pasivos, no logran mantener la uniformidad una vez que comienza la impresión”.
Innovación en la impresión 3D de tejidos
Un estudio publicado el 2 de febrero en la revista Device, liderado por el equipo de Raman, presenta un enfoque innovador que busca superar esta limitación central al prevenir activamente la sedimentación celular dentro de las bio-tintas durante la impresión. Esto permite obtener tejidos impresos en 3D más confiables y biológicamente consistentes.
“El control preciso sobre las propiedades físicas y biológicas de la bio-tinta es esencial para recrear la estructura y función de los tejidos nativos”, explica Ferdows Afghah, investigador postdoctoral en ingeniería mecánica del MIT y autor principal del estudio.
“Si podemos imprimir tejidos que imiten más fielmente los presentes en nuestros cuerpos, podremos 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 tradicionales como las pruebas con animales, lo cual concuerda con el creciente interés por parte de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) para desarrollar enfoques más rápidos, económicos e informativos para establecer la seguridad y eficacia de nuevos tratamientos.
MagMix: La solución innovadora
El dispositivo conocido como MagMix, un mezclador actuado magnéticamente, está compuesto por dos partes: una pequeña hélice magnética que se coloca dentro de las jeringas utilizadas por los bioprinters para depositar bio-tintas capa por capa en los tejidos 3D, y un imán permanente conectado a un motor que se mueve hacia arriba y hacia abajo cerca de la jeringa, controlando así el movimiento de la hélice interna. Este sistema compacto puede montarse en cualquier impresora 3D estándar, manteniendo las bio-tintas uniformemente mezcladas durante todo el proceso sin alterar su formulación ni interferir con el funcionamiento normal del impresor.
Para validar este enfoque, el equipo utilizó simulaciones por computadora para diseñar la geometría óptima y velocidad del propulsor mezclador, seguido por pruebas experimentales que confirmaron su rendimiento.
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