Un equipo de la Universidad de Louisville ha llevado la bioimpresión un paso más allá al crear un corazón humano impreso en 3D hecho de células grasas.
Imagínate tu corazón latiendo, bombeando, trabajando duro en este momento para mantenerte vivo. Ahora piense en un futuro en el que, si su corazón fallara o tuviera un defecto, podría obtener uno que funcionara mejor y durara más tiempo.
Suena como algo salido de una película de ciencia ficción, pero los investigadores de la Universidad de Louisville se han acercado un paso más en esta dirección usando una impresora 3D para hacer partes funcionales de un corazón humano, usando células de grasa y colágeno.
«Estamos utilizando la impresión y otras técnicas de fabricación biológica para construir estas diferentes partes del corazón», dijo el Dr. Stuart Williams a ConsejoTecnologico.com. Williams es el jefe del programa de Corazón Bioficial en el Instituto de Innovación Cardiovascular de la Universidad de Louisville en Louisville, Kentucky.
Añadió que el equipo no ha llegado al punto en el que se hayan unido las válvulas y los vasos sanguíneos, o cualquier otro producto. Se centran únicamente en la creación de piezas de trabajo del músculo.
Williams describió el proceso como similar a la construcción de un avión. Los aviones no se construyen en el sentido tradicional de la impresión en 3D, en el que se empieza con las ruedas en la parte inferior y se van construyendo. Las piezas de un avión se fabrican pieza por pieza y luego se ensamblan.
Lo mismo sucede con el corazón humano, que es un músculo complejo. No se puede construir a la vez, así que cada parte – las válvulas, los vasos sanguíneos grandes, los vasos sanguíneos pequeños, el sistema de conducción eléctrica – se construye y se ensambla junto con una gigantesca e intrincada impresora 3D.
Para imprimir el corazón, Williams y su equipo usan colágeno y células grasas. Un litro de grasa de alguien puede darles un gran número de células que se pueden traducir directamente a los pacientes, dijo.
«Estamos tomando un pedazo de grasa, aislando las células regenerativas de la grasa, utilizándolas, luego mezclando células factorizadas con colágeno, y se imprime.»
Lo que es aún más innovador es la impresora de «seis ejes» que Williams ayudó a construir y que hace que el corazón sea una sección a la vez. Este «robot» puede construir las partes específicas, luego moverlas y colocarlas en sus posiciones correctas dentro del músculo.
El laboratorio de U of L es el único en el mundo que tiene esta compleja impresora 3D, hecha específicamente para la bioimpresión. Williams lo llama «herramienta de bioensamblado».
Williams llegó a la Universidad de Louisville en 2007, después de pasar muchos años en la Universidad de Arizona, donde fundó el programa de ingeniería biomédica. Hace tres años, se asoció con Advanced Solutions, también con sede en Louisville, y «noodled up the idea» de imprimir en 3D un corazón humano en funcionamiento.
La bioimpresión se ha convertido recientemente en un tema candente, ya que empresas como Organovo fabrican tejidos hepáticos y oculares con impresoras 3D, por lo que la competencia por ser la más innovadora en este campo está creciendo rápidamente.
«Siempre digo que estamos todos juntos en esto», dijo Williams. «La verdadera competencia es la enfermedad y este proceso.»
Existe un impulso clínico urgente en este campo, es decir, lo que necesitan los médicos y otros profesionales de la salud. Afortunadamente, está trabajando con este enorme salto hacia adelante en la tecnología en este momento, y todo en esta industria está sucediendo rápidamente.
«Eso es lo que hace único al grupo de Louisville. Estamos identificando cuáles son las necesidades reales a corto plazo y diseñando las respuestas para la bioimpresión», dijo.
A principios de este año, investigadores de la Universidad de Louisville construyeron un modelo impreso en 3D del corazón de un niño pequeño para que los médicos pudieran analizar y tratar mejor su afección. El proyecto y la cirugía tuvieron éxito. En otras áreas de la universidad, como el Instituto Cardiovascular, los investigadores están empujando los límites aún más lejos. En este momento, Williams y su equipo están trabajando en muchos proyectos de bioimpresión para el sistema cardiovascular. Williams ha estudiado el páncreas, que podría funcionar mejor para los diabéticos, así como el tejido renal y óseo que podría ser reemplazado si un paciente está enfermo o lesionado.
Curiosamente, el corazón es mucho más fácil de imprimir que cualquier otra parte del cuerpo, apuntó Williams.
«El corazón es una bolsa de músculos y vasos sanguíneos y un sistema eléctrico», dijo, comparándolo con una mano, lo que requeriría hacer nervios y articulaciones específicas, lo que lo hace difícil.
El laboratorio también ha creado un parche para el corazón humano, que según él, estará en algunos de los primeros ensayos clínicos de bioimpresión para humanos. En lugar de reemplazar todo el corazón, este parche puede reparar la parte que no funciona. Sería especialmente importante para los pacientes pediátricos, porque crecería con ellos, a diferencia de las piezas de plástico o metal actualmente en uso.
El objetivo final de WIlliams es mucho más grande. Él realmente cree que un corazón humano completamente funcional que late, bombea sangre y nos mantiene vivos por más tiempo es muy posible. Los vasos sanguíneos adicionales que actuarían como sistemas de respaldo si uno se atasca o falla es un ejemplo de la creación de ese tipo de músculo, señaló Williams.
«Estamos repensando cuál es el mejor diseño para el corazón y poniéndolo en una computadora», dijo. «¿Qué pasa si construimos un corazón básicamente resistente a los problemas que pueden ocurrir?»