Investigadores logran avances en bioimpresión de corazones funcionales con células humanas, acercando la tecnología a trasplantes personalizados.
Avance pionero en bioimpresión de corazones en 2019
En abril de 2019, un equipo de la Universidad de Tel Aviv, liderado por el profesor Tal Dvir, presentó el primer corazón impreso en 3D con tejido humano. Utilizaron células extraídas de un paciente para crear un órgano de 3 centímetros, equipado con vasos sanguíneos, ventrículos y cámaras. La investigación, publicada en la revista Advanced Science, marcó un hito en la bioimpresión al superar la limitación de producir tejidos simples sin vascularización. El corazón, del tamaño de un órgano de conejo, se desarrolló con una matriz de colágeno y células madre reprogramadas para formar tejido cardíaco.
El proceso comenzó con una biopsia de tejido graso del paciente. Los científicos separaron las células y los biomateriales, como el colágeno, para producir una biotinta. Esta biotinta, cargada con células madre diferenciadas en células cardíacas y de vasos sanguíneos, se depositó capa por capa mediante una impresora 3D de alta precisión. Aunque el corazón palpitaba, no podía bombear sangre, lo que evidenció la necesidad de avanzar en la maduración celular y la funcionalidad del órgano.
El profesor Tal Dvir destacó el potencial de esta tecnología: “Es la primera vez que se imprime un corazón integralmente con sus células y vasos sanguíneos”. La compatibilidad inmunológica del órgano impreso reduce el riesgo de rechazo en futuros trasplantes, un problema crítico en la medicina actual. Los investigadores utilizaron imágenes de tomografía computada para diseñar un modelo digital del corazón, que sirvió como plano para la impresión.
Este avance respondió a la escasez global de órganos para trasplantes. Según la Organ Procurement and Transplantation Network, en Estados Unidos, unas 17 personas mueren diariamente esperando un trasplante. La bioimpresión promete órganos personalizados, eliminando la dependencia de donantes y los tratamientos inmunosupresores. Los científicos de Tel Aviv proyectaron que, en una década, los hospitales podrían contar con impresoras 3D para producir órganos a demanda.
Datos clave sobre la bioimpresión de corazones en Tel Aviv
- Primer corazón 3D: Impreso en 2019 con tejido humano, de 3 cm de tamaño.
- Materiales: Células madre de tejido graso y colágeno como biotinta.
- Tecnología: Impresoras 3D de alta precisión con modelos basados en tomografías.
- Avance 2024: Mejoras en vascularización para tejidos funcionales.
- Aplicación: Potencial para trasplantes sin rechazo inmunológico.
Progresos en vascularización y funcionalidad en 2024
En 2024, la Universidad de Tel Aviv reportó avances significativos en la bioimpresión de corazones. Los investigadores mejoraron la vascularización del tejido impreso, un paso crucial para que los órganos sean funcionales. La vascularización permite que los nutrientes y el oxígeno lleguen a las células, un desafío técnico que limitaba la creación de órganos de mayor tamaño. Estos progresos acercan la tecnología a aplicaciones clínicas, como trasplantes personalizados.
El equipo de Tal Dvir trabajó en la maduración de las células impresas para que se comuniquen y contraigan de manera coordinada, un requisito para que el corazón bombee sangre. “Estamos trabajando.pen en la maduración de los corazones impresos”, explicó Dvir en 2022, aunque los resultados de 2024 aún no se publicaron en detalle. Los científicos también exploraron la impresión de otros tejidos, como retina y riñón, ampliando el alcance de la bioimpresión.
La tecnología empleada en 2024 incluyó biotintas más avanzadas y sistemas de impresión optimizados. Los investigadores usaron hidrogeles biocompatibles, como el alginato, para mejorar la elasticidad y la resistencia del tejido impreso. Estos materiales imitan las propiedades mecánicas del tejido cardíaco humano, lo que facilita la práctica quirúrgica y la planificación de procedimientos complejos.
Otros centros de investigación, como la Universidad Carnegie Mellon, complementaron estos avances con la técnica FRESH, que utiliza hidrogeles para imprimir modelos de corazones realistas. Aunque estos modelos se enfocan en la planificación quirúrgica, la colaboración global en bioimpresión refuerza el potencial de la tecnología para trasplantes. Los esfuerzos de Tel Aviv siguen liderando el desarrollo de órganos funcionales.
Contexto global y antecedentes de la bioimpresión
La bioimpresión de órganos comenzó a desarrollarse en la década de 1980. En 1988, Robert J. Klebe de la Universidad de Texas presentó el proceso Cytoscribing, un método para posicionar células en estructuras 2D y 3D con una impresora de inyección de tinta. En 2002, Anthony Atala de la Universidad de Wake Forest creó el primer órgano bioimpreso, un riñón a pequeña escala. En 2010, la empresa Organovo lanzó la bioimpresora NovoGen MMX, marcando el inicio de la comercialización de esta tecnología.
Antes del avance de Tel Aviv en 2019, los científicos lograron imprimir tejidos simples, como piel y cartílago, pero la complejidad de un corazón con vasos sanguíneos era un obstáculo. En 2012, Jonathan Butcher de la Universidad de Cornell imprimió una válvula cardíaca, un paso hacia componentes cardíacos funcionales. Estos antecedentes allanaron el camino para los logros de Tel Aviv, que integraron células humanas y biomateriales en un órgano completo.
La bioimpresión ha crecido como un campo global. En 2022, investigadores de la Universidad de Boston desarrollaron una micropumpa cardíaca bioimpresa, mientras que en Suecia se imprimió tejido cartilaginoso. Estas innovaciones reflejan el esfuerzo mundial por resolver la escasez de órganos. En Argentina, más de 7,400 personas esperan un trasplante, y la bioimpresión podría reducir esta brecha.
La industria de la bioimpresión se ha expandido más allá de América del Norte. Universidades y laboratorios en Europa y Asia investigan nuevas biotintas y técnicas, como la impresión de alta definición con múltiples materiales. La colaboración internacional y la inversión en investigación son clave para superar los desafíos técnicos y éticos de la bioimpresión de órganos funcionales.
