Crean estructuras vasculares que imitan las contracciones naturales mediante estímulos luminosos, abriendo nuevas vías para el estudio de enfermedades cardiovasculares.
En un hito significativo para la medicina regenerativa, investigadores del Centro de Investigación Cooperativa en Biomateriales (CIC biomaGUNE) de Guipúzcoa han conseguido fabricar vasos sanguíneos artificiales en 3D capaces de reproducir con precisión la circulación de la sangre y responder a estímulos externos que imitan el pulso natural de las arterias.
El logro, desarrollado en el marco de la tesis doctoral de la investigadora Uxue Aizarna, representa un avance crucial en un campo que durante la última década ha conseguido desarrollar estructuras biológicas cada vez más complejas y similares a las reales.
Las estructuras creadas por el equipo tienen un diámetro interno de aproximadamente 4 milímetros, equivalente al de una pequeña arteria muscular.
Esta dimensión, mayor que la de los capilares pero menor que la de la aorta, resulta especialmente relevante para aplicaciones clínicas futuras.
"Según la técnica y los materiales utilizados, es posible formar vasos sanguíneos de distintos tamaños y con diversas composiciones en sus paredes", explica a SINC Dorleta Jiménez, responsable del Grupo de Materiales Biofuncionales Híbridos del centro guipuzcoano.
Para crear un entorno biológico adecuado, los científicos emplearon gelatina metacrilada (GelMA) como base, un material derivado del colágeno que se solidifica al aplicar luz.
A esta biotinta se incorporó matriz extracelular natural obtenida de arterias pulmonares de cerdo, con el objetivo de imitar el entorno que rodea a las células en los tejidos reales.
Esta combinación no solo mejoró la compatibilidad biológica de las estructuras, sino que también aporta las propiedades mecánicas necesarias para que el material sea imprimible y se comporte de forma similar a un tejido vivo, facilitando la integración celular y la funcionalidad del vaso artificial.
La innovación más destacada del proyecto radica en la incorporación de nanopartículas plasmónicas de oro que reaccionan a la luz.
El Grupo de Materiales Híbridos Biofuncionales nació precisamente de la idea de combinar estas nanopartículas con diversos métodos de bioimpresión 3D.
En un trabajo publicado en Journal of Materials Chemistry B, los investigadores observaron que la combinación de materiales termosensibles con estas nanopartículas podía conferir un efecto dinámico a los vasos bioimpresos.
Así, el modelo reproduce la estructura de las arterias y responde a estímulos luminosos para imitar las contracciones que estas experimentan en el cuerpo humano.
"Estas fuerzas son indispensables en la interacción célula-célula y tienen relación con ciertas enfermedades", subraya Jiménez.
Los vasos sanguíneos naturales poseen una arquitectura compleja de tres capas diferenciadas.
La capa más interna o íntima está en contacto directo con la sangre. La capa media contiene células de músculo liso que permiten contraer y relajar el vaso. Y la capa externa o adventicia proporciona protección y soporte estructural.
Uno de los principales desafíos del equipo fue precisamente unir estas capas, ya que resultaba extremadamente difícil imprimirlas simultáneamente. La solución llegó gracias a la colaboración con dos laboratorios europeos especializados en técnicas avanzadas de bioimpresión.
