Bio3DPrinting da un gran paso adelante en la ingeniería de tejidos humanos

Fruto de la colaboración entre el sector y el ámbito académico, Bio3DPrinting se fundó en 2021 con el objetivo de acelerar la comercialización de la tecnología Electrospider, una idea que surgió inicialmente de la investigación en torno al año 2010. Electrospider es una máquina de bioimpresión 3D que crea estructuras de tejido vivas y tridimensionales. Las construye capa a capa a partir de un modelo digital, de manera similar a la impresión 3D tradicional.

"En lugar de utilizar materiales tradicionales de impresión 3D, empleamos materiales biológicos como células y biopolímeros, a los que a veces se denomina biotintas o tintas de biomateriales", explica Aurora De Acutis, presidenta de Bio3DPrinting e investigadora en la Universidad de Pisa (Italia). "En este momento, estas estructuras se utilizan para el desarrollo de fármacos, la prueba de nuevos medicamentos y los tratamientos médicos personalizados".

La tecnología de bioimpresora 3D Electrospider de Bio3DPrinting fabrica modelos complejos de tejido humano con un único sistema. Este avance combina múltiples tecnologías de bioimpresión en un flujo de trabajo unificado, lo que supone un importante salto adelante en el ámbito de la biofabricación, especialmente para la medicina regenerativa, las pruebas de fármacos y la ingeniería de tejidos.

Los desafíos de la impresión 3D de sistemas biológicos

Reproducir tejidos humanos fuera del cuerpo (in vitro) requiere partir de andamios que imiten el entorno de la matriz extracelular del organismo. Estos andamios proporcionan soporte físico y químico a las células, incluida una estructura tridimensional que puede ser colonizada por ellas, lo que permite su adhesión, proliferación y maduración.

Los tejidos humanos son sistemas complejos y multimaterial organizados en una estructura jerárquica que abarca desde la nanoescala hasta la microescala. Esta organización precisa es esencial para el correcto funcionamiento mecánico y biológico de cada tejido. "Reproducir todos estos aspectos es fundamental al desarrollar un andamio, para que resulte lo más funcional posible", explica De Acutis. "De esta manera, las células, una vez impresas junto con todos los biomateriales necesarios, pueden encontrar un entorno propicio, que favorezca su adhesión y proliferación".

Un andamio es más que una estructura física que mantiene las células en su sitio. Es un entorno diseñado con precisión que influye activamente en cómo las células crecen, se desplazan, se multiplican y maduran. Del mismo modo que un puente o una máquina deben diseñarse para soportar fuerzas reales como el peso, las condiciones meteorológicas y el desgaste, un andamio bioimpreso debe estar concebido para proporcionar las condiciones mecánicas, químicas y biológicas adecuadas que garanticen la supervivencia, la organización y el desarrollo celular a lo largo del tiempo.

Uno de los principales motivos que impulsaron el desarrollo de la bioimpresora 3D Electrospider fue la necesidad de lograr una bioimpresión fiable y reproducible. De Acutis recuerda el proceso fragmentado previo a la creación de Electrospider: "Empezábamos fabricando el andamio con una bioimpresora capaz de procesar un biomaterial con cierta resolución; después pasábamos a otra [tecnología] para añadir partes con otro biomaterial o utilizar el mismo material con un tipo de resolución diferente". 

Este flujo de trabajo fragmentado requería múltiples transiciones entre tecnologías e intervención humana frecuente, lo que a menudo comprometía la calidad del resultado final, especialmente cuando el modelo estaba destinado a su uso en el cuerpo humano.

Las limitaciones de este enfoque dieron lugar a una idea audaz: diseñar una única bioimpresora capaz de procesar simultáneamente varios biomateriales con distintas resoluciones, con el objetivo de alcanzar una auténtica fabricación multiescala y multimaterial. La optimización del proceso minimiza los errores y mejora significativamente la coherencia y la calidad.

"Para nosotros, la cartera ampliada de SOLIDWORKS desempeñó un papel fundamental en todos los aspectos", afirma con entusiasmo De Acutis. Bio3DPrinting también está trabajando en la incorporación de inteligencia artificial para supervisar y controlar el proceso de bioimpresión en tiempo real. El objetivo es garantizar que cada paso esté gestionado con la máxima precisión, de modo que las estructuras bioimpresas finales cumplan los exigentes estándares necesarios para las aplicaciones clínicas.

De Acutis concluye: "Es asombroso pensar que, con la impresión, podemos llegar a salvar vidas". Ese sueño es lo que impulsa a Bio3DPrinting a seguir avanzando en este campo. La empresa espera que en el futuro las bioimpresoras estén presentes en numerosos hospitales y clínicas. El objetivo final es llegar a imprimir órganos completos capaces de salvar vidas humanas.