Un avance reciente en bioimpresión del Laboratorio de biomicrosistemas Collins al Universidad de Melbourne podría remodelar significativamente la ingeniería de tejidos. Los investigadores del laboratorio, dirigidos por el ingeniero biomédico David Collins, han introducido un nuevo enfoque de bioimpresión 3D llamado Impresión de interfaz dinámica (DIP). A diferencia de los métodos tradicionales que construyen lentamente tejido capa por capa, DIP emplea ondas acústicas para guiar a las células hacia configuraciones precisas, produciendo tejidos humanos complejos en segundos, un proceso que antes se veía obstaculizado por la velocidad y las limitaciones estructurales.
Este avance ofrece el potencial de estructuras tisulares personalizadas y de alta fidelidad con aplicaciones en medicina regenerativa y modelado de enfermedades. Según se informa, el enfoque puede alcanzar velocidades de impresión 3D alrededor de 350 veces más rápidas que las de las bioimpresoras tradicionales, lo que cut back las posibilidades de daño celular y mantiene una alta precisión estructural.
La mayoría de las bioimpresoras actuales se basan en una construcción capa por capa, que a menudo compromete la viabilidad celular debido a tiempos de exposición prolongados y pasos complejos de posprocesamiento. Una vez impresas, las estructuras de tejido suelen requerir un manejo delicado para evitar daños, lo que puede resultar difícil al transferir las construcciones a placas de laboratorio para obtener imágenes. Sin embargo, DIP aborda estos problemas mediante el uso de ondas acústicas para posicionar las células a un ritmo mucho más rápido, lo que permite que se formen estructuras directamente sobre placas de laboratorio sin manipulación adicional. Esta innovación protege los cultivos celulares y permite una mayor personalización para varios tipos de tejidos, desde tejido cerebral hasta cartílago.
David Collins, director del Laboratorio Collins BioMicrosystems, explica: «Las bioimpresoras 3D actuales dependen de que las células se alineen de forma pure sin guía, lo que presenta limitaciones significativas». Al utilizar DIP, las células son guiadas por ondas sonoras que hacen vibrar burbujas microscópicas en direcciones específicas, lo que permite una colocación precisa de las células y elimina muchos de los riesgos asociados con la bioimpresión convencional.
Ventajas de la impresión de interfaz dinámica: versatilidad y eficiencia
El proceso DIP se distingue por su capacidad para manejar materiales opacos y su compatibilidad con una variedad de biomateriales sin la necesidad de sistemas ópticos complejos. Por ejemplo, DIP puede imprimir directamente sobre placas de laboratorio, evitando así pasos que puedan comprometer la viabilidad celular. Esta característica no solo mejora la integridad de las estructuras impresas sino que también mejora la escalabilidad para aplicaciones médicas y de investigación. Además, el aspecto de modulación acústica de DIP crea un entorno donde las células experimentan un estrés mecánico mínimo, preservando su función y viabilidad, un issue esencial para construir modelos de tejido eficaces.
Más allá de preservar la integridad celular, el proceso permite capacidades de biofabricación únicas, incluida la creación de intrincadas estructuras multimateriales y componentes funcionales. Las ondas acústicas dentro del marco DIP pueden crear campos hidrodinámicos, lo que permite un patrón preciso de partículas en 3D que resulta beneficioso para ensamblar construcciones cargadas de células. Al sortear las limitaciones de la impresión volumétrica tradicional, DIP logra un grado de detalle y funcionalidad que amplía sus aplicaciones en ingeniería de tejidos.
Con el potencial de producir rápidamente modelos de tejido específicos de cada paciente, DIP pronto podría revolucionar la investigación y la atención médica personalizada. Los investigadores del Laboratorio Collins BioMicrosystems ya están investigando mejoras para la plataforma, como un management refinado de los campos acústicos para una disposición celular aún más precisa. En el futuro, DIP podría permitir a las instalaciones médicas bioimprimir cientos de modelos de tejido en miniatura a partir de las propias células de un paciente, aumentando las posibilidades en diagnóstico, pruebas de fármacos y medicina regenerativa.
Innovaciones en bioimpresión
Los desarrollos recientes en bioimpresión tienen como objetivo mejorar la fabricación de tejidos imitando más de cerca los entornos celulares naturales. RonawkLos Bio-Blocks, por ejemplo, crean condiciones celulares que permitir que las células crezcan en formas tridimensionales. Al replicar las condiciones de los tejidos, los Bio-Blocks mejoran la viabilidad y la función de las células, lo que permite conocer los procesos celulares como la producción de proteínas y la señalización celular, que son cruciales para el desarrollo de nuevas terapias biológicas.
Además, BIO INXla colaboración de Fácilmente3D ha introducido métodos de impresión 3D volumétrica centrado en la precisión y la eficiencia. Su biotinta READYGEL INX utiliza impresión con dosis bajas de luz para crear estructuras compatibles con células rápidamente y con alta resolución, ofreciendo una solución optimizada para fabricar modelos biológicos complejos y al mismo tiempo minimizar el estrés celular. Estos avances reflejan un cambio hacia sistemas de biofabricación que respaldan estructuras de tejido detalladas y viables para aplicaciones médicas y de investigación.
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Las imágenes destacadas muestran un primer plano del sistema DIP en acción y una ilustración del proceso de impresión de interfaz dinámica (DIP). Foto vía Universidad de Melbourne.
