Una biotinta a base de moco podría usarse para imprimir y hacer crecer tejido pulmonar
La creación de una biotinta a base de moco para imprimir tejido pulmonar en 3D podrá algún día ayudar a estudiar y tratar las afecciones pulmonares crónicas, que afectan a millones de personas en el mundo.
Por la Sociedad Estadounidense de Química
Investigadores desarrollan una biotinta a base de moco para imprimir tejido pulmonar en 3D. Cortesía: ACS
No hay órgano más vital ni más vulnerable que el pulmón. Ser incapaz de respirar es una de las sensaciones más angustiosas que se pueden tener. Los pulmones son el mayor órgano interno del cuerpo y el único órgano interno que se expone constantemente al medio ambiente externo.
Las enfermedades respiratorias generan una inmensa carga para la salud en todo el mundo, según el informe Las enfermedades respiratorias en el mundo del Foro de Sociedades Internacionales de Enfermedades Respiratorias (FIRS). En él podemos leer que 235 millones de personas padecen asma; más de 200 millones, enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC); 65 millones, EPOC moderada-grave; más de 100 millones, alteraciones de la respiración durante el sueño; y 8,7 millones, tuberculosis.
La publicación también destaca que más de 25 millones de individuos viven con hipertensión pulmonar y alrededor de 50 millones luchan contra las enfermedades pulmonares laborales. Cada año, se diagnostican 2,1 millones de cáncer de pulmón y fallecen 1,7 millones de pacientes incapaces de superar los tratamientos oncológicos.
Cada año, cuatro millones de personas fallecen en el mundo de forma prematura por enfermedades respiratorias crónicas
Más de mil millones de personas sufren enfermedades respiratorias crónicas. Es más, al menos dos mil millones se exponen a los efectos tóxicos del consumo de combustible de biomasa; mil millones, a la contaminación ambiental al aire libre; y la misma cifra, al humo del tabaco. Cada año, cuatro millones de personas fallecen prematuramente por enfermedades respiratorias crónicas.
Las opciones de tratamiento en muchos casos son limitadas, y los modelos animales para estudiar estas enfermedades y los medicamentos experimentales dejan mucho que desear. Ahora, un equipo de científicos anuncia en la revista ACS Applied Bio Materials la creación de una biotinta a base de moco para imprimir tejido pulmonar en 3D. Este avance podría algún día ayudar a estudiar y tratar las afecciones pulmonares crónicas.
Aunque algunas personas con enfermedades pulmonares, como l a EPOC, la fibrosis quística, la enfermedad pulmonar intersticial y la hipertensión pulmonar, reciben un trasplante de pulmón, los donantes de órganos siguen siendo escasos. Como alternativa, se pueden utilizar medicamentos y otros tratamientos para controlar los síntomas, pero no existe cura para trastornos como la enfermedad pulmonar obstructiva crónica y la fibrosis quística.
Los modelos animales solo reflejan parcialmente la complejidad de las enfermedades pulmonares en humanos
Es por ello por lo que los investigadores siguen buscando mejores medicamentos, para lo que a menudo recurren a pruebas en roedores. Pero estos modelos animales solo reflejan parcialmente la complejidad de las enfermedades pulmonares en humanos, y pueden no predecir con exactitud la seguridad y eficacia de los nuevos fármacos.
Mientras tanto, los bioingenieros exploran la producción de tejido pulmonar en el laboratorio, ya sea como modelo más preciso para estudiar los pulmones humanos o como posible material para implantes. Una técnica consiste en imprimir en 3D estructuras que imitan la función del tejido humano, pero diseñar una biotinta adecuada para favorecer el crecimiento celular sigue siendo un reto. Ashok Raichur y sus colegas del Departamento de Ingeniería de Materiales, en el Instituto Indio de Ciencias de Bangalore (India), se han propuesto superar este obstáculo.
Imagen por resonancia magnética de un pulmón afectado por la EPOC.
Para ello pusieron la mirada en la mucina, un componente del moco que no se ha explorado en profundidad para la bioimpresión. Segmentos de la estructura molecular de este polímero antibacteriano se asemejan al factor de crecimiento epidérmico, una proteína que favorece la adhesión y el crecimiento de las células.
Mucina + anhídrido metacrílico + ácido hialurónico
Raichur y sus colegas hicieron reaccionar mucina con anhídrido metacrílico para formar mucina metacrilada (MuMA), que luego mezclaron con células pulmonares. A este cóctel biológico le añadieron ácido hialurónico, un polímero natural presente en tejidos como el esquelético y el conjuntivo, para aumentar la viscosidad de la biotinta y potenciar el crecimiento celular y la adhesión a la MuMA.
Después de imprimir la tinta en patrones de prueba que incluían cuadrículas redondas y cuadradas, se expuso a la luz azul con el fin de reticular las moléculas de MuMA. Los enlaces cruzados estabilizaron la estructura impresa en forma de gel poroso, que absorbía fácilmente el agua para favorecer la supervivencia celular.
El equipo de Raichur descubrió que los poros interconectados del gel facilitaban la difusión de nutrientes y oxígeno, lo que favorece el crecimiento celular y la formación de tejido pulmonar. Las estructuras impresas en 3D no eran tóxicas y se biodegradaban lentamente en condiciones fisiológicas. Esto las hacía potencialmente adecuadas como implantes en los que el andamiaje impreso sería sustituido gradualmente por tejido pulmonar de nuevo crecimiento.
La biotinta también podría utilizarse para fabricar modelos pulmonares tridimensionales con los que estudiar los procesos y la evolución de las enfermedades pulmonares y evaluar posibles tratamientos. ▪️
Información facilitada por la Sociedad Estadounidense de Química -Adaptación: Enrique Coperías / RexMolón Producciones
Fuente: Sruthi C. Sasikumar, Upashi Goswami, and Ashok M. Raichur. 3D Bioprinting with Visible Light Cross-Linkable Mucin-Hyaluronic Acid Composite Bioink for Lung Tissue Engineering. ACS Applied Bio Materials (2024). DOI: https://doi.org/10.1021/acsabm.4c00579
