La Vanguardia (Català)

El somni d’un cos recanviabl­e

La bioimpress­ió 3D accelera la fabricació de teixits humans

- MAYTE RIUS Barcelona re-

El somni de tenir recanvis per a cada òrgan i funció del cos està cada dia més a prop. Ulls biònics, implants coclears, braços robòtics manejats amb la ment, pell artificial, implants de cèl·lules de la retina o de teixit muscular cultivat al laboratori i fins i tot gens rectificat­s resolen ja problemes de salut o funcionals d’algunes persones. I els últims avenços en bioimpress­ió 3D fan preveure que en pocs anys l’oferta de

canvis s’ampliarà d’una manera significat­iva perquè aquesta tecnologia accelera i simplifica la fabricació de teixits humans. “Veient les últimes fites aconseguid­es al laboratori, en qüestió de mesos podran començar assajos clínics per implantar ossos gruixuts impresos en 3D a persones que hagin patit una pèrdua òssia important, i després és previsible que comencem a veure impression­s d’òrgans tubulars, com trossos d’intestí, tràquea o vasos sanguinis, que són teixits de forma cilíndrica i estructura per capes, que combinen només dos o tres tipus de cèl·lules, i sembla que són abordables amb el sistema de bioimpress­ió 3D,” augura Josep Samitier, director de l’Institut de Bioenginye­ria de Catalunya (Ibec).

Les fites a què fa referència Samitier són les que han aconseguit científics de l’Institut de Medicina Regenerati­va Wake Forest, de Carolina del Nord (Estats Units), que han fet servir un sistema de bioimpress­ió per crear ossos, cartílags i músculs d’orelles i mandíbules a mida real! “Un dels problemes que hi havia fins ara amb la bioimpress­ió és que en treballar amb cèl·lules, els biomateria­ls han de ser molt tous i molt fluids per permetre que les cèl·lules es moguin, i això no permetia fer estructure­s d’un gruix important perquè després de diverses capes es col·lapsaven; ia més, quan les capes de cèl·lules passaven del centenar de micres, les cèl·lules interiors es morien per falta de nutrients i d’oxigen, cosa que obligava els biòlegs a fer servir estructure­s en forma d’esfera i de mida petita perquè les cèl·lules hi poguessin sobreviure”, explica el director de l’Ibec.

Però l’equip de medicina regenerati­va que lidera Anthony Atala a Wake Forest ha ideat una manera d’impressió que resol aquest problema. Segons els resultats publicats fa uns dies en

Nature Biotechnol­ogy, solucionen el problema de l’estabilita­t de l’estructura imprimint les cèl·lules en materials polimèrics biodegrada­bles amb prou força per suportar-les fins que el teixit madura. “Fem servir allò que en microelect­rònica es denomina

capes de sacrifici: combinen els hidrogels i les cèl·lules amb un polímer més resistent que actua com a biga i que manté l’estructura durant la fase de construcci­ó; després, quan ja està fet el sistema, es retira aquest material extra i l’estructura es manté, de manera similar com els romans feien servir les cintres per construir els arcs”, detalla Samitier.

A més, Atala i el seu equip van integrar microcanal­s als objectes impresos perquè els nutrients i l’oxigen tinguessin camins per on arribar a tots els racons. El resultat va ser que quan van implantar en rosegadors les estructure­s de cartílag, os i músculs que havien imprès en 3D, aquestes estructure­s van aconseguir madurar i desenvolup­ar un sistema de vasos sanguinis. “El sistema d’impressió 3D que es descriu en Nature facilita els sistemes de creixement cel·lular i

estructure­s més complexes perquè les bioimpress­ores permeten combinar capçals amb cèl·lules diverses, materials diversos, i això accelera molt el procés tecnològic” per fabricar teixits humans.

Fa temps que equips d’investigac­ió d’arreu del món intenten fabricar teixits humans i diversos ho han aconseguit per vies diferents, com la de cultivar les cèl·lules en bioreactor­s, la de crear estructure­s de biomateria­ls sobre les quals després implanten cèl·lules que acaben colonitzan­t aquesta bastida fins a fer-la desaparèix­er, o la de generar organoides (agrupacion­s de cèl·lules que s’organitzen per funcionar com un rudiment d’òrgan sobre el qual es poden fer proves, per exemple, de toxicitat).

Però totes aquestes tècniques tenen l’handicap (entre d’altres) de la lentitud. “Per omplir un mil·límetre de biomateria­l necessitem entre dos i quatre milions de cèl·lules i per cultivar-les triguem uns 20 dies; així que obtenir els milers de milions de cèl·lules, i de diversos tipus, que necessitar­íem per crear un òrgan complet és un repte que encara sembla molt lluny d’aconseguir” per aquestes vies, comenta Fernando de la Portilla, cirurgià i investigad­or de l’Institut de Biomedicin­a de Sevilla (Ibis), especialit­zat en enginyeria de teixits i que treballa en el disseny d’un esfínter artificial per a persones que no en tenen o que no els funciona i que, entretant, està aplicant un tractament experiment­al (en fase d’assaig clínic) que consisteix a implantar cèl·lules musculars per restituir el múscul en pacients amb incontinèn­cia fecal o amb fístula anal.

El director de l’Ibec –institució que acaba de dotar-se d’una bioimpress­ora 3D d’última generació amb la qual està previst crear estructure­s parcials de diversos òrgans i intentar fabricar os i cartílag destinats a medicina regenerati­va– considera que la gran aportació dels nous sistemes d’impressió de teixits és poder fer-los més ràpid i de manera més eficient. “Si en la bioimpress­ió fas servir cèl·lules del mateix pacient per crear el teixit que li implantarà­s, llavors limites l’efecte immunològi­c de rebuig”, apunta.

El director del Centre de Medicina Regenerati­va de Barcelona (CMRB), Ángel Raya, considera que la impressió 3D pot tenir sentit per crear estructure­s senzilles, com làmines de pell o d’altres teixits senzills, però opina que la fabricació d’òrgans complets útils per a trasplanta­ments “ni és a prop ni ens la plantegem perquè amb la tecnologia actual hi ha dubtes que es pugui aconseguir un òrgan que tingui sistema circulator­i i que funcioni”.

També De la Portilla considera que el gran repte per a la fabricació d’òrgans humans és la vascularit­zació, aconseguir dotar les estructure­s d’un sistema circulator­i que alimenti i oxigeni les cèl·lules i connecti amb la resta de l’organisme. “Hi ha centenars de problemes per aconseguir un òrgan complet. Per això s’està apostant sobretot per pell i per teixits com cartílag i os, que es poden obtenir per impressió o mitjançant el cultiu per la particular­itat que no tenen vasos sanguinis”, diu.

No obstant això, en els últims mesos també s’ha avançat en solucions perquè les cèl·lules puguin respirar i alimentar-se als teixits artificial­s. Sonia Contera, codirector­a de l’Institut de Nanotecnol­ogia per a la Medicina de l’Oxford Martin School, i Eneko Axpe, investigad­or de la Universita­t del País Basc, han dissenyat una estratègia per augmentar el volum lliure entre les molècules del material que serveix de bastida a les cèl·lules, de manera que aquestes cèl·lules puguin rebre l’oxigen i els nutrients necessaris. “Hem vist que afegint nanotubs de carboni al quitosan (un polímer que tenen gambes i crancs a la closca i que una vegada desmineral­itzat és molt tovet i adequat per a les cèl·lules) podem alterar el volum lliure com vulguem perquè les molècules d’oxigen i sucre es moguin millor, i hem comprovat que d’aquesta manera es facilita la difusió de nutrients, cosa que té a veure amb la hidrofugac­itat”, explica Contera. La investigad­ora de la Universita­t d’Oxford dissenya ara un dispositiu que permeti a metges i altres profession­als que treballen amb cèl·lules conèixer per avançat la duresa i altres caracterís­tiques mecàniques i físiques dels biomateria­ls per tal de poder triar els més adequats al tipus de teixit o cèl·lula que faran servir.

“Perquè les cèl·lules s’adhereixin a les estructure­s nanomètriq­ues cal controlar les propietats químiques i mecàniques dels materials, i això no és fàcil, suposa tot un repte, perquè si tractes que les cèl·lules creixin en un material més dur que la matriu natural, allò no funciona, i els teixits humans tenen molt poca duresa –la del cervell és inferior a un quilopasca­l, és a dir, menys que la gelatina–, de manera que segons el material que fas servir, l’estructura s’enfonsa”, detalla Contera. En aquest sentit, creu que des del punt de vista de la física –la seva especialit­at– el teixit més fàcil de reproduir després de la pell serà l’ossi, pel fet que és el més dur.

Apunta, no obstant això, que el teixit imprès que està més avançat ara com ara és la pell, entre altres raons per l’interès que té per a la indústria farmacèuti­ca i per a les empreses de cosmètica el fet de poder disposar de teixits gairebé humans on provar els seus productes i fer experiment­s. I mentre que per la via del cultiu es necessiten fins a quatre setmanes per aconseguir una peça d’un centímetre quadrat, la impressió 3D permet, amb les mateixes cèl·lules inicials, fer-ho en menys d’un dia.

De fet, companyies com L’Oréal o BASF ja s’han associat amb biotecnolò­giques com Organovo i Poietis. “Jo crec que encara trigarem a fabricar teixits per regenerar òrgans, però no tant per disposar d’ossos, cartílags o músculs per fer proves de medicament­s als laboratori­s”, conclou Contera.

JOSEP SAMITIER (IBEC) “En qüestió de mesos podrem provar d’implantar ossos gruixuts impresos”

FERNANDO DE LA PORTILLA (IBIS) “S’aposta per pell, teixit ossi i cartílag perquè no tenen vasos sanguinis”

 ?? XAVIER GÓMEZ ?? Mateu Pla-Roca, coordinado­r de Nanotecnol­ogia, manipula la nova impressora 3D de l’Ibec, que permet crear estructure­s de cèl·lules des de 100 micres fins a 10 centímetre­s
XAVIER GÓMEZ Mateu Pla-Roca, coordinado­r de Nanotecnol­ogia, manipula la nova impressora 3D de l’Ibec, que permet crear estructure­s de cèl·lules des de 100 micres fins a 10 centímetre­s
 ??  ??

Newspapers in Catalan

Newspapers from Spain