Charla de Ben Harrison en TED sobre bioimpresión 3D (vídeo)

Más de 5.000 personas esperan un órgano en España. Alrededor de 56.000 en toda Europa. Una espera que en muchos casos se hace eterna ante la escasez de órganos aptos para el trasplante y la alta demanda.
Pero ¿y si los pacientes pudiesen algún día recibir un órgano impreso en 3D a partir de sus propias células?
Benjamin S. Harrison, profesor asistente en el Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa, cree que "lo imposible puede ser posible".
Como una autoridad respetada en su campo, Harrison sugiere que existen posibilidades ilimitadas en la impresión 3D y la creación de tejidos humanos que pueden contrarrestar los efectos degenerativos del envejecimiento y las enfermedades del cuerpo humano.



El Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa ha dedicado la última década a crear una impresora 3D capaz de imprimir un andamio artificial y células vivas simultáneamente. Ahora están realizando los primeros experimentos para crear oídos, nariz y huesos.

Los científicos del Instituto también han diseñado un bioimpresora 3D capaz de imprimir células de la piel.
La posibilidad de imprimir las células en tres dimensiones abre nuevas aplicaciones. Mediante la cartografía de la zona, los científicos pueden aplicar las células con mayor exactitud y precisión, y determinar cuántas capas de células son necesarias para regenerar el tejido subcutáneo.

Además sus impresoras 3D también se utilizarán para imprimir diminutas estructuras de órganos que imitan la función del corazón, el hígado, el pulmón y los vasos sanguíneos. Colocados en chips de 5 cm, estas estructuras estarán conectados a un sistema de canales y sensores de fluidos para permitir el monitoreo de los distintos órganos.
No obstante, la creación de órganos completos como el corazón y el hígado es el mayor reto.

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La Fábrica de tejido experimental de Utrecht: Investigación en bioimpresión 3D

La tecnología de impresión 3D es una gran herramienta para la reparación de tejidos dañados y podría suponer una revolución para la medicina regenerativa, donde de hecho ya se está utilizando para crear implantes con células vivas que tienen la estructura de un tejido real.

Con el objetivo de explorar nuevos caminos en biofabricación y bioimpresión 3D, nace la Fábrica de tejido experimental de Utrecht, un proyecto desarrollado por Utrecht Life Sciences (una red de innovación abierta de los Países Bajos en la que colaboran la Universidad de Utrecht, el Centro Médico Universitario de Utrecht, gobierno y empresas).

La fábrica constará de dos laboratorios con bioimpresoras 3D e instalaciones de cultivo celular, y se centrará en las aplicaciones de la impresión 3D en ortopedia, prótesis e implantes para la reparación de hueso y cartílago dañado.

Los implantes impresos en 3D funcionan con capacidad de curación natural. Por ejemplo, en el caso de una articulación, en lugar de remplazarla por completo, la curación puede ser estimulada mediante una pieza de cartílago o hueso fabricada mediante bioimpresión 3D. El implante de tejido vivo favorece el crecimiento de células nuevas alrededor de la zona dañada.

A continuación se muestra un ejemplo de una estructura impresa en 3D. Las células madre pueden ser inyectadas en un tubo hueco impreso en 3D para desarrollar los vasos sanguíneos. A es una simulación por ordenador, C es el tubo impreso en 3D.

La fábrica de tejido de Utrecht entrará en funcionamiento en 2014, y estará a disposición de otras universidades, institutos de investigación y empresas que deseen llevar a cabo investigación científica en este campo.

Los dos científicos que iniciaron este proyecto son el profesor Wouter Dhert, Cátedra de Medicina Regenerativa e Investigación en Células Madre y el Dr. Jos Malda, ambos de la UMC y la Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad de Utrecht.
Según el profesor Dhert, la fábrica de tejido será una institución única en el mundo de la bioimpresión 3D.

Utrecht también quiere dar respuesta a la creciente demanda de ingenieros biomédicos altamente cualificados en el campo de la biofabricación, ofreciendo un nuevo programa de estudios que desarrolle las habilidades necesarias para tener éxito en este campo.
Con este objetivo han creado el Master BIOFAB que empezará a impartirse en 2014 y será el primero en el mundo en ofrecer un plan de estudios específico para el nuevo campo de la biofabricación, en la que la tecnología de impresión 3D juega un papel central.

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Organovo crea con éxito el primer tejido hepático mediante impresión 3D

La compañía de bioimpresión 3D Organovo anunció ayer haber creado con éxito el primer tejido de hepático mediante impresión 3D. La empresa tiene la intención de empezar a comercializarlo antes de diciembre de 2014.

El hígado es el principal órgano de defensa contra las toxinas. El tejido hepático impreso en 3D fue capaz de sobrevivir durante 40 días en funcionamiento. Los estudios realizados mostraron como el tejido hepático respondía a distintas dosis de paracetamol, un tóxico hepático conocido, y que se pueden estudiar los efectos tóxicos sobre el tejido hepático utilizando las técnicas de análisis estándar y la evaluación histopatológica. Esto permite a las compañías farmacéuticas llevar a cabo las primeras pruebas de fármacos potenciales con un ahorro sustancial de costes.

Sección transversal de tejido hepático impreso en 3D. Teñido con hematoxilina y eosina.

Investigadores japoneses crean vasos sanguíneos mediante impresión 3D utilizando células vivas

Saga University de Japón y Cyfuse Biomedical, una empresa de biotecnología que trabaja en medicina regenerativa, han desarrollado conjuntamente arterias utilizando la tecnología de impresión 3D y células de la piel de pacientes.

Las arterias impresas en 3D se pueden utilizar para la diálisis artificial y trasplante en la cirugía de bypass de la arteria coronaria. La facultad de Medicina de Saga está experimentando el trasplante con animales. Una vez completados los ensayos clínicos, los investigadores esperan que la tecnología pueda ser utilizada en humanos para el 2018.


En abril de 2012, Estados unidos concedió la patente al Dr. Koichi Nakayama, del equipo de investigación de Cyfuse, por la invención de la tecnología que permite producir estructuras celulares tridimensionales a partir de células vivas. Esto permitirá a los investigadores desarrollar una amplia gama de productos celulares para la restauración de tejidos y órganos de forma segura y eficiente.
La tecnología está patentada en Japón, EE.UU, China y Singapur y los investigadores están solicitando patentes en otros países. Estados Unidos también ha comenzado a desarrollar tecnologías relacionadas.

Organovo espera crear el primer hígado humano funcional a finales de 2014

El mayor obstáculo en la impresión 3D de órganos es la creación del sistema vascular que se necesita para dotar al órgano de oxígeno y nutrientes.
Organovo, una compañía de bioimpresión 3D con sede en San Diego, asegura haber superado este obstáculo combinando los fibroblastos y las células endoteliales que realizan la función de desarrollar pequeñas redes vasculares. La compañía cree que para finales de 2014 podría crear el primer hígado humano funcional. Eso sí, solo apto para realizar tests farmacológicos.

En noviembre, la empresa logró imprimir tejido hepático "Hemos alcanzado espesores de más de 500 micras, y hemos mantenido el tejido hepático en un estado totalmente funcional durante al menos 40 días", dijo Mike Renard, vicepresidente ejecutivo de Organovo.
Sin embargo, el hígado no sería adecuado para ser utilizado como implante humano, ya que aún llevará años completar los ensayos clínicos y pasar una revisión por parte de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA), un proceso que puede tomar de 3 a 10 años. El hígado se utilizaría inicialmente en el laboratorio para estudios médicos y de investigación de drogas.

Tejido hepático impreso en 3D

Actualmente el desarrollo y prueba de un nuevo medicamento cuesta 1300 millones de dólares y tarda 12 años, según un estudio de Deloitte y Thomson Reuters. Pero este proceso podría acelerarse con la creación de tejido hepático mediante bioimpresión.

Científicos de la Universidad de Cambridge imprimen con éxito células oculares

Un grupo de investigadores la Universidad de Cambridge ha utilizado la bioimpresión 3D para imprimir nuevas células en un ojo.
Imprimieron dos tipos de células - ganglionares y gliales - a partir de retinas de ratas adultas. Las células ganglionares transmiten información del ojo al cerebro, mientras que las células gliales dan apoyo y protección a las neuronas.
Es la primera vez que se utiliza con éxito esta tecnología para imprimir células de un sistema nervioso central maduro. El avance podría conducir a la producción de injertos de tejido artificial creados a partir de la variedad de células que se encuentran en la retina humana, y puede ayudar en las investigaciones que buscan curar la ceguera.

Los co-autores del estudio, el profesor Keith Martin y la doctora Barbara Lorber, del Centro John van Geest para la reparación cerebral de la Universidad de Cambridge, dijeron que “la pérdida de células nerviosas en la retina es una característica de muchas enfermedades oculares que causan ceguera". Y aunque los resultados son preliminares, son una "prueba de que una impresora se puede utilizar para imprimir estos dos tipos de células" . Los resultados mostraron que las células impresas permanecieron sanas y conservaron su capacidad para crecer en cultivo.

La capacidad de organizar células en patrones y estructuras muy definidas ha impulsado recientemente el uso de la impresión 3D en medicina regenerativa. En su estudio, los investigadores utilizaron una sola impresora que deposita las células a través de una boquilla de diámetro inferior al milímetro. "Tenemos la intención de ampliar este estudio para poder imprimir otras células de la retina e investigar si los fotorreceptores sensibles a la luz se pueden imprimir con éxito utilizando la tecnología de impresión 3D. Además, nos gustaría desarrollar más nuestro proceso de impresión que es adecuado para aplicaciones comerciales, como impresoras con varios cabezales de impresión simultánea", añadió el profesor Martin.
Su objetivo es crear tejido vivo utilizando múltiples boquillas. De este modo diferentes tipos de células podrían ser impresas simultáneamente.

Los resultados de la investigación se pueden consultar en la web IOP Publishing.

Impresión 3D y digitalización de ADN: La puerta de entrada a la creación de vida artificial

"Los científicos pronto serán capaces de diseñar e imprimir organismos sintéticos utilizando software informático e impresoras 3D", asegura J. Craig Venter, genetista visionario.

A Craig Venter le encanta la idea de impresoras 3D que puedan crear nuevas formas de vida.
Venter lideró el mapeado del genoma humano y en 2010 creó el primer organismo sintético, un genoma de bacteria construido artificialmente a partir de estructuras básicas de ADN.

En su nuevo libro "Life at the Speed of Light: From the Double Helix to the Dawn of Digital Life", Venter expone sus predicciones e ideas sobre un futuro en el que el diseño y la fabricación digital, permitiría de manera efectiva imprimir organismos "a la carta”, y que podrían ayudar en la cura de diversas enfermedades.

"No está tan lejos el día en que seremos capaces de enviar una unidad de secuenciación del genoma controlada robóticamente, en expediciones a otros planetas, para leer la secuencia de ADN de cualquier vida microbiana extraterrestre que pueda existir", dice Venter.

Él y su equipo del J. Craig Venter Institute en Rockville, Maryland también están creando un convertidor digital-biológico que traduce la información biológica en información digital. "Podemos digitalizar la biología, enviarla a la velocidad de la luz y volver a configurar la estructura biológica".

Venter cree que estos logros nos proporcionarán cultivos resistentes a plagas y animales "artificiales" que podrían producir alimentos y medicinas. Además “tienen el potencial de transformar nuestros cerebros y cuerpos, incluyendo aumentos de la inteligencia y la longevidad”, dijo en una entrevista al diario The Sunday Times.

Un aspecto particularmente interesante de su investigación es la posibilidad de recoger secuencias de ADN encontradas en organismos de Marte y reproducirlos en la Tierra con esta tecnología. "Estoy seguro de que alguna vez hubo vida en Marte y aún hoy podrían existir organismos vivos", escribe Venter.
"Si somos capaces de traerlos de vuelta a la Tierra deberíamos ser capaces de reconstruir sus genomas. La versión sintética de un genoma de Marte podría ser utilizada para recrear la vida de Marte en la Tierra."

Venter es conocido por poner a prueba los límites en la creación organismos mediante la transferencia y síntesis genética. Y aunque aún queda mucho camino por recorrer hasta que los científicos puedan producir en masa organismos totalmente sintéticos, Venter cree que el potencial es enorme.

Investigan la impresión 3D de alimentos (microalgas) con la bioimpresora "Algaerum"

Los científicos llevan unos cuantos años explorando las posibilidades de crear alimentos con tecnologías de impresión 3D. Y parece que esa visión futurista en la que cada casa podría tener una bioimpresora para la fabricación de alimentos podría estar más cerca.
En el ámbito de la industria aeroespacial es donde más interes hay por crear una impresora 3D capaz de imprimir alimentos para los astronautas durante sus largas estancias en el espacio. La NASA anunció en mayo financiación para el desarrollo de una bioimpresora 3D.
Pero cada vez están surgiendo más ejemplos de impresoras de alimentos más allá del ámbito meramente experimental. La semana pasada comentaba el ejemplo de "The Sugar Lab", fabricante de dulces de azucar mediante impresión 3D.

Otro ejemplo más de los avances en este campo es el de la investigadora Marin Sawa, que está trabajando en colaboración con el Imperial College de Londres para desarrollar una nueva tecnología de impresión 3D de microalgas.
El resultado de esta investigación es la bioimpresora Algaerium, un dispositivo que permite imprimir combinaciones de diferentes algas -Chlorella, Spirulina y Haematococcus- según las necesidades nutricionales.

Marin Sawa

En un principio, las algas pueden resultar un alimento poco apetecible, pero son muy nutritivas, ricas en minerales y vitaminas.
Las diferentes cepas de algas tienen unos colores característicos que podemos asociar con su valor nutricional. Por ejemplo, la Chlorella es una alga muy saludable por su alto contenido en clorofilas, de ahí su pigmentación verdosa. Estas especies ya se cultivan a escala industrial y son cada vez más demandadas en la industria alimentaria.

Podemos imaginar un futuro no muy lejano en el que las algas podrían jugar un papel importante en la agricultura urbana para reforzar la seguridad alimentaria en nuestras ciudades.

Investigadores de Princeton crean un oído biónico con una impresora 3D (vídeo)

Un equipo de científicos de la Universidad de Princeton ha utilizado una impresora 3D para crear un oído funcional que puede "escuchar" frecuencias de radio mucho más allá de la capacidad humana normal.

Detalle de la impresora 3D y el "oido biónico" - Foto: Associated Press - Mel Evans

Los científicos utilizaron como material de impresión células bovinas mezcladas con un gel líquido que contiene pequeñas partículas de plata.
La impresora está programada para dar forma al material en un "oído biónico", e imprimir las partículas de plata en espiral, haciendo las funciones de antena. Al igual que cualquier antena, ésta puede captar señales de radio que el oído interpreta como sonido.

A la derecha el profesor Mike McAlpine, junto a Manu Mannoor y Ziwen Jiang - Foto: Associated Press - Mel Evans

El oído impreso en 3D no está diseñado para reemplazar a uno humano. El objetivo de la investigación trata más bien de explorar un nuevo método de combinación de electrónica con material biológico. "Lo que realmente hicimos aquí fue una prueba de concepto de las posibilidades de la impresión 3D", dijo Michael McAlpine, director del proyecto.



Una vez impreso, el oído es translúcido y tiene una textura suave. Entonces se cultiva durante 10 semanas, dejando que las células se multipliquen, formando tejido orgánico alrededor de la antena.

El "oido biónico" - Foto: Associated Press - Mel Evans

McAlpine y su equipo demostraron la capacidad de la antena para captar señales de radio conectando electrodos al oído.

SkinPrint: Cómo crear piel humana con células madre y una impresora 3D

Muchas víctimas de quemaduras de segundo y tercer grado tienen una dificil curación, ya que la cantidad y calidad de la piel humana producida con las técnicas actuales no son suficientes. Cuando los pacientes sufren una pérdida importante de tejido cutáneo, como quemaduras o enfermedades de la piel, no cabe otra solución que cultivar e implantar piel nueva. Por lo tanto la mejora de la producción de piel humana es esencial para el avance en el tratamiento de estos casos.

Pues bien, cuatro estudiantes de la Universidad de Leiden en los Países Bajos se han puesto manos a la obra y han presentado SkinPrint, un concepto que combina la utilización de células madre con la impresión 3D.

Los promotores de esta idea prometen resolver este gran problema mediante la producción de piel humana con una bioprinter 3D. SkinPrint combinará la impresión 3D con la tecnología de células madre pluripotentes inducidas (iPS), que permite la creación de células madre a partir de células especializadas. Estas células se utilizan para el desarrollo de las células madre, que servirán de “tinta” para la bioprinter.
Las células impresas forman la piel. Debido a que las células madre pluripotentes inducidas (iPS) se desarrollan a partir de células somáticas propias de un paciente, se cree que el tratamiento de células iPS evitaría cualquier rtipo de rechazo.

Para la impresión de la piel humana el equipo debe obtener una marca de certificación de la Agencia Europea de Medicamentos. "Tenemos que demostrar que este método es seguro Afortunadamente, trabajamos con el profesor suizo Ernst Reichmann, un experto dermatólogo. Con su ayuda, creo que dentro de cinco años los hospitales deben ser capaces de imprimir piel humana", dijo Ingmar Van Hengel, jefe del equipo.

La idea de SkinPrint ha ganado recientemente el Premio Digital del Philips Innovation Award, el premio más importante para estudiantes emprendedores de los Países Bajos.

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Investigadores australianos desarrollan tejido humano y órganos utilizando la impresión 3D

Investigadores del Hospital de St. Vincent de Melbourne y el Centre of Excellence for Electromaterials Science (ACES) están trabajando en el desarrollo de órganos humanos mediante la tecnología de impresión 3D.
Gordon Wallace, doctor y director de ACES, cree que en un plazo de 5 años será posible fabricar tejidos vivos como piel, cartílago, arterias y válvulas cardíacas que podrían ser utilizados en trasplantes y otras operaciones. Y estima que para el 2025, los científicos podrían fabricar órganos funcionales completos, adaptados a las necesidades de cada paciente.



El uso de células del propio paciente para crear este tejido evitaría problemas de rechazo inmunológico, aseguró el doctor Wallace. "Esto tendría un gran impacto en las personas que están esperando un donante."

Los avances en esta tecnología podría facilitar el ensayo de fármacos en tejido humano y proporcionar la solución a varios problemas médicos.
El próximo mes el equipo pondrá en marcha una unidad de biofabricación aditiva en el Hospital de St Vincent, el primero de este tipo en Australia dentro de un hospital.

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Impresora 3D produce tejido sintético capaz de transmitir señales eléctricas

Un equipo de científicos de la Universidad de Oxford dirigido por Hagan Bayley ha utilizado una impresora 3D diseñada a medida para crear un tejido sintético que podría tener multitud de aplicaciones - incluyendo la capacidad de transmitir señales eléctricas como los nervios.

El proceso, publicado en la revista Science, consiste en imprimir una red de gotas microscópicas hechas de soluciones acuosas. Las gotas, en lugar de adherirse una a otra, se mantienen separadas por una capa lipídica, a modo de membrana aislante, asemejándose cada gota a una célula. Las miles de gotas en conjunto crean el tejido. El resultado final se asemeja al caviar y tiene una elasticidad similar a la de los tejidos del cerebro y la grasa.

Las posibilidades de este tejido sintético son especialmente interesantes si tenemos en cuenta que el líquido en el interior de las gotas se puede modificar.
Los investigadores fueron capaces de enviar señales eléctricas a través de una de estas redes mediante la inclusión de proteínas en la solución acuosa, permitiendo que el material impreso imitase a los nervios.


Según avancen las investigaciones los científicos podrían llegar a integrar con éxito tejido sintético en organismos vivos. Los investigadores sugieren que, con un mayor desarrollo, pueden ayudar en la regeneración de tejidos y la aplicación de fármacos. Señalan que el tejido es totalmente sintético, por lo que carece de un genoma y la capacidad de replicarse - evitando algunas de las dificultades con las que se han encontrado otros métodos de producción de tejidos artificiales. Como asegura Hagan Bayley, "no estamos tratando de que el tejido sintético se asemeje al natural, sino más bien crear estructuras que puedan llevar a cabo las mismas funciones".

Visto en The Verge