Piel humana impresa en 3D con células vivas: la revolución que reemplaza la experimentación animal en cosméticos
Científicos crean una piel humana artificial impresa en 3D con células vivas para probar cosméticos de forma ética y precisa. Una innovación que podría transformar la industria cosmética y médica a nivel mundial.
Por Enrique Coperías
Estructura creada mediante impresión 3D, utilizando hidrogel optimizado, para fines cosméticos. Crédito: Manisha Sonthalia - Vellore Institute of Technology
Un equipo de investigación de la Universidad Tecnológica de Graz (TU Graz), en Austria, y del Instituto de Tecnología de Vellore (VIT), en la India, está desarrollando una imitación de piel impresa en 3D con células viva. El objetivo no es otro que poder evaluar nanopartículas en cosméticos sin necesidad de realizar pruebas en animales.
La Directiva 2010/63/UE impuso restricciones al uso de animales para ensayos de productos cosméticos y sus ingredientes en toda la Unión Europea. Esta directiva del Parlamento Europeo y del Consejo, adoptada el 22 de septiembre de 2010, regula la protección de los animales utilizados para fines científicos en toda la Unión Europea.
Esta norma actualiza y reemplaza una legislación anterior (la Directiva 86/609/CEE) y establece criterios estrictos para el uso de animales en experimentación. Incluye el principio de las tres erres: Reemplazo, Reducción y Refinamiento.
Unas directivas que limitan el uso de animales en el laboratorio
Uno de sus pilares fundamentales es que los ensayos con animales solo pueden realizarse cuando no existan métodos alternativos viables y validados, y deben realizarse causando el mínimo sufrimiento posible.
Aunque la directiva no prohíbe de forma explícita la experimentación con animales en todos los sectores, sí ha tenido un impacto directo en la industria cosmética, en combinación con el Reglamento (CE) nº 1223/2009 sobre productos cosméticos, que prohíbe la comercialización en la UE de productos testados en animales, así como el uso de ingredientes cosméticos probados en animales, incluso si los ensayos se realizaron fuera de Europa.
Es por ello por lo que se ha intensificado la búsqueda de alternativas a la experimentación animal para estudiar la absorción y toxicidad de nanopartículas presentes en productos como los protectores solares. En este sentido, investigadores de la TU Graz y del VIT trabajan en el desarrollo de modelos de piel artificial que imitan la estructura tisular en tres capas y la biomecánica de la piel humana.
Las nanopartículas en cosméticos se utilizan por sus propiedades únicas en productos como cremas solares, antiarrugas, maquillaje y tratamientos capilares, donde ayudan a mejorar la estabilidad o penetración de los compuestos. Antes de lanzarse al mercado, han de ser testadas en el laboratorio. Foto: Johan Mouchet
Listos para testar cosméticos
Estas imitaciones se crean mediante impresión 3D utilizando hidrogeles bioactivos combinados con células vivas. Hay que tener presente que los hidrogeles bioactivos son materiales compuestos por una red tridimensional de polímeros que pueden retener grandes cantidades de agua, imitando así las propiedades del tejido biológico.
Se consideran bioactivos porque están diseñados para interactuar de forma específica con las células vivas, promoviendo funciones como la adhesión, el crecimiento, la diferenciación y la regeneración celular. Gracias a su alta biocompatibilidad y capacidad para incorporar sustancias como proteínas, factores de crecimiento o incluso células, los hidrogeles bioactivos se utilizan ampliamente en medicina regenerativa, ingeniería de tejidos y desarrollo de modelos biológicos como la piel artificial impresa en 3D.
Los primeros modelos de piel impresa de la TU Graz y del VIT ya están listos para realizar pruebas con nanopartículas.
Hidrogeles biocompatibles que permiten el crecimiento celular
«Los hidrogeles utilizados en nuestras imitaciones de piel impresas en 3D deben cumplir múltiples requisitos —explica Karin Stana Kleinschek, del Instituto de Química y Tecnología de Sistemas Basados en Biomateriales de TU Graz. Y añade en un comunicado—: Los hidrogeles deben interactuar con células vivas de la piel, que no solo deben sobrevivir, sino también crecer y multiplicarse».
El desarrollo parte de formulaciones de hidrogeles diseñadas en TU Graz, que ofrecen estructuras estables y aptas para la impresión tridimensional. Los hidrogeles se caracterizan, como se ha menciosado, por su alto contenido de agua, ideal para la integración y el crecimiento celular, aunque requieren métodos de estabilización mecánica y química.
En la TU Graz se investiga activamente en métodos de entrecruzamiento para estabilizar estas estructuras. Lo ideal es que este proceso, inspirado en la naturaleza, se realice bajo condiciones suaves y sin químicos citotóxicos.
Estructura impresa en 3D con queratinocitos humanos. Cortesía: Manisha Sonthalia - Vellore Institute of Technology
Resultados positivos en pruebas iniciales
Tras lograr la estabilización, los socios de la India evalúan la resistencia y toxicidad en cultivos celulares. Solo cuando las células sobreviven entre dos y tres semanas en el hidrogel y generan tejido dérmico funcional, se considera una verdadera imitación de piel. Esta piel sintética puede luego utilizarse para pruebas de seguridad en cosméticos.
Las primeras pruebas con hidrogeles impresos en 3D en cultivos celulares han sido muy exitosas. Los materiales entrecruzados son estables y no citotóxicos.
«El siguiente paso es usar los modelos 3D para analizar nanopartículas en cosméticos —señala Karin Stana Kleinschek. Y concluye—: Este avance refleja el éxito de la colaboración entre la TU Graz y el VIT. Nuestra amplia experiencia en investigación de materiales para ingeniería de tejidos, combinada con la especialización de VIT en biología molecular y celular, ha sido clave. Ahora trabajamos juntos para optimizar los hidrogeles y validar su uso como alternativa a las pruebas en animales». ▪️
Información facilitada por la Graz University of Technology
