Por: Sion Coulman, Chris Thomas y Oliver Castell
Obtener muestras de tejido humano para investigaciones biológicas no siempre es fácil. Si bien se obtienen éticamente a través de la donación de órganos o del tejido que se extrae durante los procedimientos quirúrgicos, a los científicos les resulta cada vez más difícil conseguirlos.
Y no es sólo porque hay un suministro limitado de muestras de tejido humano. También existe una disponibilidad restringida del tamaño y tipo específico de muestras de tejido necesarias para los muchos proyectos que se llevan a cabo en un momento dado. Es por eso que decidimos abordar el problema construyendo nuestra propia impresora de bajo costo y de fácil acceso capaz de crear muestras de tejido humano utilizando uno de los juguetes más populares del mundo.
La aparición de la bioimpresión 3D ha brindado una posible solución a la dificultad de obtener muestras de tejido. Esta tecnología consiste en cargar “biotinta”, que contiene células vivas, en un cartucho.
Eso, a su vez, se carga en la bioimpresora. Una vez programada, la bioimpresora imprime la biotinta cargada de células para formar estructuras 3D que tienen como objetivo replicar la compleja formación de tejido biológico.
A diferencia de los cultivos de células bidimensionales cultivadas en placas, en las que la mayoría de nosotros todavía dependemos para gran parte de nuestra investigación, las bioimpresoras permiten a los científicos cultivar células en tres dimensiones. Y eso replica mejor la intrincada arquitectura de la biología humana. En otras palabras, la tecnología de bioimpresión permite a los investigadores crear modelos más comparables para estudiar tejido sano y enfermo.
El problema es que estas máquinas tienen un costo increíblemente alto de algunas decenas, incluso cientos, de miles de libras. Pocos equipos de investigación, incluido el nuestro, pueden estirar sus presupuestos para cubrir ese tipo de gastos, sin importar cuán innovadora prometa ser la tecnología.
Eso es lo que nos llevó a preguntarnos si podríamos construir nuestra propia bioimpresora 3D asequible. La respuesta fue “sí” y decidimos hacerlo usando Lego.
Cualquiera que haya jugado con él sabrá que Lego no solo es extremadamente barato y versátil, sino que también está fabricado con una precisión muy alta con piezas estandarizadas que son accesibles en todo el mundo. También sabíamos que Lego ya se había utilizado para crear impresoras 3D tradicionales. Pero lo que seguía siendo incierto era si podíamos tomar la noción básica de una impresora 3D de Lego, que imprime estructuras 3D sólidas a partir de plástico, y diseñar una que pudiera imprimir material biológico blando. La salida tendría que ser precisa, confiable y estable para que sea útil en nuestro laboratorio.
Nos pusimos a trabajar en nuestra propia bioimpresora asequible y de alta especificación en un rincón de nuestro laboratorio de Cardiff utilizando ladrillos Lego estándar, su submarca mecánica, Lego Mindstorms y una bomba de laboratorio, que es un dispositivo que se encuentra comúnmente en los laboratorios de investigación. Un equipo multidisciplinario de ingenieros y biólogos trabajó en conjunto para diseñar, diseñar, construir y programar nuestra bioimpresora.
Todavía en su infancia, nuestra bioimpresora, cuya construcción costó 500 libras esterlinas (624 dólares estadounidenses), alcanza el nivel de precisión requerido para producir material biológico delicado. La forma en que lo hace es notablemente simple.
Una boquilla expulsa una sustancia similar a un gel, que está llena de células, sobre un plato. En el corazón del dispositivo se encuentra una mini computadora Lego Mindstorms. Este dispositivo mueve el plato hacia adelante y hacia atrás y de lado a lado mientras mueve la boquilla hacia arriba y hacia abajo mecánicamente mientras extruye el gel lleno de células. Estos movimientos programables construyen capas de células para replicar la estructura 3D del tejido humano, capa por capa.
Nuestra bioimpresora ahora se está utilizando para crear capas de células de la piel, trabajando hacia un modelo de piel a escala real. También se puede modificar mediante el uso de diferentes tipos de boquillas para imprimir diferentes tipos de células, creando una variedad de complejidades en las muestras de tejido. Es una oportunidad emocionante para imitar tanto la piel sana como la enferma, observar los tratamientos existentes y diseñar nuevas terapias para tratar diversas enfermedades de la piel.
El futuro
Nuestra bioimpresora no solo podría brindarnos un modelo representativo preciso de la piel humana, sino que también podría usarse para agregar células enfermas a los modelos saludables que producimos. Esto nos permitiría estudiar cómo se desarrollan las condiciones de la piel y cómo interactúan las células sanas y enfermas. También nos permitiría ver cómo progresan las enfermedades de la piel y cómo se pueden desarrollar tratamientos potenciales.
Hemos proporcionado detalles sobre cómo construimos nuestra bioimpresora 3D Lego, dando instrucciones claras sobre cómo reconstruir este dispositivo en cualquier laboratorio, en cualquier parte del mundo. En un momento en que la financiación de la investigación es tan escasa, ofrecemos una alternativa de código abierto, accesible y asequible a un equipo vital que está más allá de los presupuestos de la mayoría de los investigadores. En pocas palabras, queremos que nuestra bioimpresora Lego permita a los investigadores realizar investigaciones innovadoras porque, en última instancia, conducirá a una mejor comprensión de la biología y mejorará aún más la salud humana.
Este artículo es una traducción de otro publicado en The Conversation. Puedes leer el texto original haciendo clic aquí.
