MADRID, 6 Jul. (EUROPA PRESS) -
Una nueva investigación ha demostrado la viabilidad de los andamios tisulares impresos en 3D, que se degradan de forma inocua al tiempo que promueven la regeneración de los tejidos tras su implantación, según publican los investigadores en publicado en la revista 'Nature Communications'.
Los andamios mostraron un rendimiento muy prometedor en la curación de tejidos, incluida la capacidad de favorecer la migración celular, el "crecimiento" de los tejidos y la revascularización (crecimiento de vasos sanguíneos).
El profesor Andrew Dove, de la Facultad de Química de la Universidad de Birmingham, en Reino Unido, dirigió el grupo de investigación y es el autor principal del artículo, que caracteriza las propiedades físicas de los andamios y explica cómo su "memoria de forma" es clave para promover la regeneración de los tejidos.
El profesor Dove explica que "los andamios tienen poros distribuidos uniformemente e interconectados que permiten la difusión de nutrientes de los tejidos circundantes. La memoria de forma hace que esta estructura se mantenga cuando el andamio se implanta en los tejidos, lo que favorece la infiltración de células en el andamio y fomenta la regeneración y revascularización de los tejidos", añade.
Los andamios se crearon con "tintas" de resina para impresión 3D desarrolladas durante un importante programa de investigación sobre biomateriales dirigido por el profesor Andrew Dove en la Universidad de Birmingham y la Universidad de Warwick. Las resinas se comercializan con el nombre comercial '4Degra' por 4D Biomaterials, una empresa derivada de University of Birmingham Enterprise y Warwick Innovations que se puso en marcha en mayo de 2020.
Los andamios presentan varias ventajas importantes con respecto a los enfoques actuales utilizados para rellenar los huecos de los tejidos blandos que quedan después de un traumatismo o una intervención quirúrgica, como la elasticidad suficiente para adaptarse a espacios irregulares, la capacidad de someterse a una compresión de hasta el 85% antes de volver a su geometría original, la compatibilidad con los tejidos y la biodegradación no tóxica.
El documento describe varias composiciones para las resinas '4Degra' que permiten fabricar materiales de una amplia gama de resistencias. Todas las composiciones incluyen un fotoiniciador y un fotoinhibidor para garantizar que las resinas se conviertan rápidamente en gel al exponerlas a la luz en el espectro visible para permitir su impresión en 3D en una gama de geometrías de andamios.
Los investigadores demostraron que los materiales no eran tóxicos para las células y también realizaron pruebas mecánicas para asegurarse de que los andamios podían recuperar su forma, geometría y tamaño de los poros después de la compresión, y llevaron a cabo pruebas que demostraron que los andamios pueden llenar un vacío de forma irregular en el gel de alginato que se utilizó como imitación del tejido blando.
Los estudios de laboratorio demostraron que el andamio se degrada por erosión superficial en productos no ácidos, lo que significa que la estructura del andamio permite una infiltración tisular lenta y continua.
Los resultados se confirmaron en un modelo de ratón que simula la implantación en el tejido adiposo. Estos estudios mostraron la infiltración de adipocitos y fibroblastos y la vascularización a los dos meses, así como una disposición del tejido y la presencia de macrófagos que era indicativa de la restauración del tejido normal en lugar de un tejido dañado y cicatrizado o una respuesta inflamatoria.
A los cuatro meses, los investigadores encontraron pequeños vasos sanguíneos maduros en el tejido circundante. Los andamios también demostraron una excelente biocompatibilidad. La cápsula de colágeno formada alrededor de los implantes tenía un grosor inferior a 200 micras, muy por debajo del umbral de 500 micras utilizado para la biocompatibilidad en otros estudios, y no había calcificación ni necrosis.
También a los cuatro meses, el 80% del andamio seguía presente, lo que demuestra la lenta degradación prevista por los estudios de laboratorio, e indica que los andamios proporcionarían soporte durante más de un año, lo que permitiría un tiempo suficiente para el crecimiento de tejido maduro. Los controles, en los que se utilizó ácido poli(L-láctico) (PLLA) como comparador, no mostraron una reducción significativa durante el periodo de cuatro meses.
El profesor Dove recuerda que "los materiales impresos en 3D han recibido mucha atención en el mundo de la ingeniería de tejidos. Sin embargo, los materiales de relleno de huecos para proporcionar soporte mecánico, biocompatibilidad y características de erosión de la superficie que garanticen un soporte tisular consistente durante el proceso de curación, y esto significa que una cuarta dimensión (el tiempo) debe ser considerada en el diseño del material", señala.
"Hemos demostrado que es posible producir andamios altamente porosos con memoria de forma, y nuestros procesos y materiales permitirán la producción de andamios autoajustables que adoptan la geometría de los huecos de los tejidos blandos en una cirugía mínimamente invasiva sin deformar ni aplicar presión a los tejidos circundantes --destaca--. Con el tiempo, el andamio se erosiona con una hinchazón mínima, lo que permite una lenta infiltración tisular continua sin degradación mecánica".
4D Biomaterials ha avanzado rápidamente en el aumento de la producción de las tintas de resina '4Degra' en su laboratorio de MediCity, en Nottingham (Reino Unido), y ahora ofrece material de grado técnico para su suministro comercial a empresas de impresión 3D y fabricantes de dispositivos médicos.
Su director general, Phil Smith, ha anunciado que quieren colaborar con empresas innovadoras de Europa y Norteamérica para desarrollar una nueva generación de dispositivos médicos impresos en 3D que traduzcan las ventajas exclusivas de la plataforma de tintas de resina '4Degra' en mejores resultados de tratamiento para los pacientes".
