El estudiante graduado de la Universidad Rice, Sean Bittner, muestra una estructura de andamio impresa en 3D creada para ayudar a curar las lesiones osteocondrales. El estudio inicial es una prueba de concepto para ver si las estructuras impresas pueden imitar la transición gradual del cartílago liso y compresible, al hueso duro en el extremo de los huesos largos. Crédito de la imagen: Jeff Fitlow
La impresión tisular 3D puede mantener a los atletas activos
29 de marzo de 2019 | Historia original de la Universidad Rice
Los biocientíficos fijan su atención en los tejidos artificiales impresos en 3D para ayudar a sanar el hueso y el cartílago que suelen dañarse sufrir lesiones en rodillas, tobillos y codos relacionadas con los deportes.
Científicos de las Universidades de Rice y de Maryland informaron su primer éxito en el desarrollo de andamios que replican las características físicas del tejido osteocondral, básicamente, hueso duro debajo de una capa compresible de cartílago que aparece como la superficie lisa en los extremos de los huesos largos.
Las lesiones en estos huesos, desde las pequeñas grietas, hasta las roturas de las piezas, pueden ser dolorosas y a menudo truncan la carrera de los atletas. Las lesiones osteocondrales también pueden provocar artritis incapacitante.
La naturaleza del gradiente del cartílago en el hueso y su porosidad han dificultado la reproducción en el laboratorio, pero los científicos de Rice liderados por el Bioingeniero Antonios Mikos y el estudiante graduado Sean Bittner han utilizado la impresión 3D para fabricar lo que creen que puede ser eventualmente un material adecuado para la implantación. Sus resultados se reportan en el Acta Biomaterialia.
"Los atletas se ven afectados de manera desproporcionada por estas lesiones, pero pueden afectarnos a todos", dijo Bittner, estudiante de tercer año del posgrado de Bioingeniería de la Universidad Rice y Becario de la Fundación Nacional de la Ciencia, autor principal del artículo. "Creo que esta será una herramienta poderosa para ayudar a las personas con lesiones deportivas comunes."
La clave es imitar el tejido que gradualmente va cambiando desde el cartílago (tejido cartilaginoso) en la superficie, hasta el hueso (tejido óseo) por debajo. El laboratorio de biomateriales de Rice imprimió un andamio con mezclas personalizadas de un polímero para el primero y una cerámica para este último con poros incrustados que permitirían que las propias células y los vasos sanguíneos del paciente se infiltren en el implante, lo que eventualmente le permitiría formar parte del hueso natural y el cartílago.
"Creemos que la composición no debería variarse en función del paciente", dijo Bittner. "Debido a que el biomaterial posee una porosidad semejante al tejido natural, los vasos pueden crecer a partir del hueso nativo. No tenemos que fabricar los vasos sanguíneos nosotros."
El futuro del proyecto implicará averiguar cómo imprimir un implante osteocondral que se adapte perfectamente al paciente y permita que el implante poroso crezca y se entreteja con el hueso y el cartílago.
Mikos dijo que la colaboración constituye un gran éxito para el Centro de Ingeniería de Tejidos Complejos (CECT), el Centro de Institutos Nacionales de Salud en Maryland, Rice y la Escuela de Medicina Wake Forest en el desarrollo de herramientas de bioimpresión para abordar preguntas de la ciencia básica y para traducirlos en nuevos conocimientos en la práctica clínica.
"En ese contexto, lo que hemos hecho aquí es impactante y puede conducir a nuevas soluciones de medicina regenerativa", manifestó Mikos.
Nota: Este artículo ha sido republicado a partir del material proporcionado por la Universidad de Rice y editado para adecuar su longitud y contenido.
Referencia: Bittner, S.M. et al., (2019). Fabrication and mechanical characterization of 3D printed vertical uniform and gradient scaffolds for bone and osteochondral tissue engineering. Acta Biomaterialia. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1742706119302168
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