Mediante impresiones tridimensionales, se persigue la creación de una vasculatura similar a la del cuerpo humano, utilizando agua como elemento clave en este innovador proceso.
Por: Diego Guzmán Aragón
Pioneros de la impresión de hielo en 3D a microescala
El agua, esencial para la vida en la Tierra, se convirtió en protagonista en la novedosa técnica de impresión 3D de hielo a microescala, conocida como 3D-ICE; este revolucionario proceso, presentado en un artículo de la revista Ciencia Avanzada en 2022, aprovecha la rápida capacidad de cambio de fase del agua y su compatibilidad ambiental y biológica.
En este trabajo, se detalló el proceso de impresión 3D de hielo, destacando su capacidad para fabricar de manera reproducible y a alta velocidad estructuras de hielo con una resolución microscópica. La deposición controlada de agua a una temperatura de -35 °C transformó instantáneamente el líquido en hielo; la clave para la precisión de las estructuras radicó en la modulación de la frecuencia de expulsión de gotas y los movimientos del escenario, evitando la construcción capa por capa y la necesidad de estructuras de soporte.
"El enfoque de forma libre permite la creación de geometrías complejas, salientes y jerárquicas ramificadas con transiciones suaves, así como secciones transversales circulares, superficies lisas y detalles de microescala, sin olvidar las pequeñas dimensiones de hasta 50 micrómetros". Se divulgó en el mencionado estudio.
El avance científico
Un equipo de científicos está explorando una innovadora técnica para construir vasos sanguíneos utilizando las pequeñas esculturas de hielo tridimensionales; estas estructuras gélidas imitan la complejidad de las arterias reales y sirven como andamios temporales que se derriten, dejando espacio para que las células vivas tomen su lugar.
En el reciente estudio, los investigadores llevaron a cabo el primer paso de este proceso creando andamios; estos andamios fueron recubiertos con un gel que contenía células humanas y se cultivaron durante aproximadamente dos semanas.
Vea el vídeo publicado por la revista Additive Manufacturing donde se ve en cuestión de segundos, cómo se completa una red de diminutas ramas dentro de la impresora 3D de hielo.
Feimo Yang, investigador principal de la Universidad Carnegie Mellon, explicó que esta técnica de impresión de hielo podría algún día producir vasos sanguíneos cultivados en laboratorio con "geometrías complejas" que imitan las redes vasculares reales del cuerpo.
Aunque actualmente se considera una prueba de concepto, Yang señaló que: "Con futuros desarrollos, esta técnica podría revolucionar la fabricación de vasos sanguíneos para trasplantes, ofreciendo una solución más realista y funcional". Actualmente, los médicos dependen de la extracción de vasos sanguíneos de otras partes del cuerpo del paciente o de donantes, o utilizan vasos sanguíneos artificiales que, aunque útiles, no replican de manera perfecta la complejidad de los vasos sanguíneos reales y pueden presentar fallas.
El reto al que se enfrenta este avance
Según Ozdoganlar, un autor e investigador del estudio: "La vascularización es un desafío crucial en la creación de estructuras de tejido. Aunque en el laboratorio se pueden generar grupos de células bastante grandes, la falta de vasos sanguíneos tridimensionales resulta en la muerte rápida de estas células al no recibir nutrientes ni eliminar desechos".
Lograr crear una vasculatura tridimensional similar a la del cuerpo humano ha sido un objetivo fundamental. Sin embargo, el obstáculo radica en la diminuta escala de estos vasos sanguíneos, que se encuentran en el orden de decenas de micrones.
A pesar de esto, también presenta una oportunidad única: desarrollar la habilidad de imprimir a una escala lo suficientemente pequeña como para imitar vasos sanguíneos no solo abre la puerta a resolver este problema en la fabricación de tejidos, sino que también tiene aplicaciones prometedoras en la microfabricación.
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