¿Qué no puede construir una impresora 3D? El número de posibles respuestas a esta pregunta se ha reducido exponencialmente en los últimos años, a medida que las máquinas de alta tecnología continúan produciendo objetos sólidos tras objetos de los diseños de computadora.
Solo en los últimos meses se vieron innumerables nuevos productos y prototipos que abarcan una variedad de industrias, desde tacos de fútbol y bolígrafos hasta piezas de cohetes de acero y armas. El mes pasado, la tecnología ayudó a reemplazar el 75 por ciento del cráneo dañado de una persona, y esta semana recuperó la cara de un hombre después de que perdió la mitad por cáncer hace cuatro años.
Hoy, un nuevo estudio sugiere que el material impreso en 3D algún día podría imitar el comportamiento de las células en el tejido humano. El estudiante graduado Gabriel Villar y sus colegas de la Universidad de Oxford desarrollaron pequeños sólidos que se comportan como lo haría el tejido biológico. El material delicado se asemeja físicamente al cerebro y al tejido adiposo, y tiene la consistencia del caucho blando.
Para crear este material, una máquina de impresión 3D especialmente diseñada siguió un diagrama programado por computadora y expulsó decenas de miles de gotas individuales de acuerdo con una red tridimensional específica. Como se ve en el video de arriba, sus boquillas se movieron en varios ángulos para establecer la posición de cada cuenta pequeña. Cada gota pesa aproximadamente un picolitro, que es una billonésima parte de un litro, una unidad utilizada para medir el tamaño de las gotas de impresoras de inyección de tinta, cuya tecnología de boquilla funciona de la misma manera para consolidar pequeños puntos de líquido en imágenes completas y palabras en papel.
Las gotas de líquido contenían bioquímicos encontrados en las células de los tejidos. Recubierto en lípidos (grasas y aceites) Los pequeños compartimentos acuosos se unieron, formando una forma cohesiva y autoportante, con cada cuenta dividida por una membrana delgada y única similar a las bicapas lipídicas que protegen nuestras células.
Varias redes de gotas impresas en 3D. Imagen cortesía de Gabriel Villar, Alexander D. Graham y Hagan Bayley (Universidad de Oxford)
Las formas que formaron las gotas impresas se mantuvieron estables durante varias semanas. Si los investigadores sacudieran ligeramente el material, las gotas podrían desplazarse, pero solo temporalmente. El tejido diseñado rápidamente volvió a su forma original, un nivel de elasticidad que los investigadores dicen es comparable a las células de tejido blando en humanos. El intrincado entramado de las bicapas lipídicas de una red parecía mantener unidas las "células".
En algunas de las redes de gotas, la impresora 3D construyó poros en la membrana lipídica. Los agujeros imitaban los canales de proteínas dentro de las barreras que protegen las células reales, filtrando moléculas importantes para la función celular dentro y fuera. Los investigadores inyectaron en los poros un tipo de molécula importante para la comunicación de célula a célula, una que entrega señales a numerosas células para que funcionen juntos como un grupo Si bien el material impreso en 3D no podía replicar exactamente cómo las células propagan las señales, los investigadores dicen que el movimiento de la molécula a través de vías definidas se parecía a la comunicación eléctrica de las neuronas en el tejido cerebral
El agua impregna fácilmente las membranas de la red, incluso cuando los poros no están integrados en su estructura. Las gotitas se hincharon y encogieron por el proceso de ósmosis, tratando de establecer el equilibrio entre la cantidad de agua que contenían y la cantidad que las rodeaba en el exterior. El movimiento del agua fue suficiente para levantar las gotas contra la gravedad, tirarlas y doblarlas, imitando la actividad muscular en el tejido humano.
Los investigadores esperan que estas redes de gotas puedan programarse para liberar medicamentos siguiendo una señal fisiológica. Algún día, las células impresas también podrían integrarse en el tejido dañado o defectuoso, proporcionando un andamiaje adicional o incluso reemplazando las células que funcionan mal, quizás incluso suplantando algunos de los 1.5 millones de trasplantes de tejido que se realizan en los Estados Unidos cada año. El potencial parece mayor para los trasplantes de tejido cerebral, ya que los ingenieros médicos actualmente están tratando de desarrollar células cerebrales en el laboratorio para tratar enfermedades progresivas como la enfermedad de Huntington, que destruye lentamente las células nerviosas.
Ya sea que esté creciendo tejido humano u oídos enteros, la tecnología de impresión 3D está en pleno apogeo en el campo de la medicina, e innumerables investigadores sin duda saltarán al carro en los próximos años.
