Origami ayuda a implantar sensores en tejido bioimpreso

Origami ayuda a implantar sensores en tejido bioimpreso

Sólo en Estados Unidos, más de 100.000 personas necesitan actualmente un trasplante de órgano que les salve la vida. En lugar de esperar a los donantes, una forma de resolver esta crisis en el futuro es ensamblar órganos de reemplazo mediante bioimpresión: impresión 3D utilizando tintas que contienen células vivas. Científicos en Israel han descubierto que las técnicas de origami pueden ayudar a plegar sensores en objetos bioimpresos que pueden ayudar a determinar si son seguros y se comportan correctamente.

A pesar de Bioimpresión Si bien algo tan complejo como un órgano humano sigue siendo una posibilidad remota, la técnica tiene una serie de aplicaciones a corto plazo. Por ejemplo, en la investigación de fármacos, los científicos pueden bioimprimir tejidos vivos tridimensionales con los que probar los efectos de diversos compuestos.

Idealmente, a los investigadores les gustaría incorporar sensores en materiales bioimpresos para rastrear qué tan bien se están comportando. Sin embargo, la naturaleza tridimensional de los materiales bioimpresos dificulta la colocación de sensores en su interior que controlen cada parte de las estructuras.

«Esto nos permitirá, con suerte en el futuro, monitorear y evaluar bioestructuras 3D antes de que queramos trasplantarlas». -Ben Maoz, Universidad de Tel Aviv

Ahora los científicos han desarrollado una plataforma 3D inspirada en el origami que ayuda a integrar sensores en materiales bioimpresos en ubicaciones precisas. «En el futuro, esto nos permitirá monitorear y evaluar estructuras biológicas en 3D antes de trasplantarlas», afirma Ben Maoz, profesor de ingeniería biomédica en la Universidad de Tel Aviv en Israel.

La nueva plataforma es un dispositivo de caucho de silicona que se puede plegar alrededor de la estructura bioimpresa. El prototipo presenta una serie comercial de electrodos 3D para capturar señales eléctricas. Tiene otros electrodos que miden la resistencia eléctrica, lo que revela qué tan permeables son las células a diferentes fármacos. Un modelo de software 3D personalizado ajusta el origami y la disposición de todos los electrodos para que los sensores puedan colocarse en ubicaciones específicas del material bioimpreso.

Los científicos probaron su dispositivo en grupos de células cerebrales bioimpresas. El equipo de investigación desarrolló una capa de células encima del origami que imitaba la barrera hematoencefálica, una capa de células que protege el cerebro de sustancias no deseadas transportadas por la sangre del cuerpo. Al plegar esta combinación de origami y células en estructuras bioimpresas, Maoz y sus colegas pudieron monitorear la actividad neuronal en las células cerebrales y ver cómo su barrera hematoencefálica sintética podría interferir con los medicamentos destinados a tratar enfermedades cerebrales.

Maoz dice que el nuevo dispositivo puede incorporar muchos tipos de sensores además de los electrodos, como sensores de temperatura o acidez. También puede incorporar líquido que fluye para suministrar oxígeno y nutrientes a las células, señalan los investigadores.

Actualmente, el dispositivo se utiliza «principalmente para investigación y no para uso clínico», afirma Maoz. Aún así, podría «contribuir significativamente al desarrollo de fármacos: la evaluación de fármacos relacionados con el cerebro».

Los investigadores dicen que su dispositivo de origami se puede utilizar con cualquier tipo de tejido 3D. Por ejemplo, podría usarse en estructuras bioimpresas hechas a partir de células de pacientes para «ayudar en la medicina personalizada y el desarrollo de fármacos», dice Maoz.

La plataforma Origami también ayuda a incorporar herramientas para modificar materiales bioimpresos. Por ejemplo, muchos tejidos cultivados artificialmente funcionan mejor cuando se los somete a tensiones físicas que normalmente se experimentarían dentro del cuerpo, y la plataforma de origami incorpora dispositivos que ejercen dichas fuerzas mecánicas sobre estructuras bioimpresas. «Ayuda a acelerar la maduración de los tejidos, lo cual es importante para aplicaciones clínicas», afirma Maoz.

Los científicos explicaron Sus hallazgos En la edición del 26 de junio de Ciencia avanzada.

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