Construcciones de tejidos vascularizados gruesos impresos en 3D para ingeniería de órganos y medicina regenerativa

El progreso en las pruebas de drogas y la medicina regenerativa podría beneficiarse enormemente de tejidos humanos diseñados en laboratorio construidos con una variedad de tipos de células con una arquitectura 3D precisa. Pero la producción de tejidos humanos de más de un milímetro de tamaño se ha visto limitada por la falta de métodos para construir tejidos con redes vasculares de soporte vital incrustadas.

La investigación multidisciplinaria en el Wyss Institute ha llevado al desarrollo de un método de bioimpresión 3D de múltiples materiales que genera tejidos vascularizados compuestos de células humanas vivas que son casi diez veces más gruesas que los tejidos diseñados previamente y que pueden sostener su arquitectura y función durante más de seis semanas. El método utiliza un molde de silicona impreso personalizable para alojar y sondear el tejido impreso en un chip. Dentro de este molde, se imprime una cuadrícula de canales vasculares más grandes que contienen células endoteliales vivas en tinta de silicona, en la que se superpone una tinta autoportante que contiene células madre mesenquimales vivas (MSC) en un trabajo de impresión separado. Después de la impresión, se utiliza un líquido compuesto de fibroblastos y matriz extracelular para rellenar regiones abiertas dentro de la construcción, agregando un componente de tejido conectivo que se une entre sí y estabiliza aún más toda la estructura.

La estructura de tejido blando resultante se puede perfundir inmediatamente con nutrientes, así como con factores de crecimiento y diferenciación a través de una sola entrada y salida en extremos opuestos del chip que se conectan al canal vascular para garantizar la supervivencia y maduración de las células. En un estudio de prueba de principio, construcciones de tejido bioimprimido de un centímetro de grosor que contenían CMM de médula ósea humana rodeadas de tejido conectivo y apoyadas por una vasculatura revestida de endotelio artificial, permitieron la circulación de factores de crecimiento óseo y, posteriormente, la inducción del desarrollo óseo.

Este innovador enfoque de bioimpresión se puede modificar para crear varios tejidos 3D vascularizados para medicina regenerativa y pruebas de drogas. El equipo de Wyss también está investigando el uso de la bioimpresión 3D para fabricar nuevas versiones de los órganos del Instituto en dispositivos de chips, lo que hace que su proceso de fabricación sea más automatizado y permite el desarrollo de dispositivos microfisiológicos cada vez más complejos. Este esfuerzo ha dado como resultado el primer órgano totalmente impreso en 3D en un chip, un corazón en un chip, con sensores de deformación blandos integrados.