Bio-impresión 3D y ELR’s aplicada a la regeneración de cartílagos

Abstract

La ingeniería de tejidos cartilaginosos es un campo altamente interdisciplinario que se enfoca en desarrollar injertos o implantes de tejido capaces de reemplazar, reparar o mejorar el tejido dañado o ausente en el cuerpo humano [1]; [2]. Tradicionalmente, los injertos o implantes se obtienen de fuentes alogénicas (de otro individuo), sintéticas o autólogas (del propio paciente). Sin embargo, estos enfoques tienen limitaciones importantes. Los injertos alogénicos conllevan riesgos de rechazo inmunológico, transmisión de enfermedades y reabsorción por el cuerpo. Los materiales sintéticos pueden desencadenar respuestas inmunitarias, causar infecciones o incluso resultar en la expulsión del implante [1]; [2]. Una solución prometedora involucra el diseño de injertos sintéticos utilizando componentes que se encuentran en la matriz extracelular. Dentro de esta línea de investigación, el grupo de investigación conocido como G.I.R. Bioforge está desarrollando biopolímeros llamados recombinámeros tipo elastina, conocidos como "ELR’s". Los ELR presentan una excelente biocompatibilidad, biodegradabilidad y bioactividad, además de tener propiedades mecánicas ajustables [3]. La bio-impresión 3D ofrece una solución ideal para crear prótesis e injertos que imiten la estructura de los tejidos naturales. Los biopolímeros ELR's, al compartir similitudes bioquímicas y metabólicas con la matriz extracelular del cartílago, permiten la creación de injertos bio-sintéticos de alta calidad. En este Trabajo de Fin de Máster se ha utilizado la bio-tinta "ZS-EI-ELR" cargada con condrocitos de conejo para imprimir andamios, previamente diseñados mediante programas CAD, los cuales tendrán posibles aplicaciones en regeneración de cartílago. A través de técnicas de expansión celular, se han generado cantidades significativas de condrocitos, los cuales fueron mezclados con el biopolímero y, así, obtuvimos la bio-tinta. De esta manera, hemos podido evaluar la viabilidad celular en un entorno tridimensional. Además, en este proyecto se ha iniciado la investigación de un nuevo proceso de lisis celular, etapa crucial en la producción de los biopolímeros "ELR". Este nuevo proceso de lisis celular se plantea con el propósito de proporcionar información sobre la escalabilidad del proceso, lo que podría ser fundamental para futuras aplicaciones industriales. En este sentido, se investigó un proceso de congelación rápida inducida por nitrógeno líquido como método alternativo para la ruptura celular de las bacterias responsables de la producción del bio-polímero. Se llevó a cabo pruebas en paralelo para comparar el rendimiento obtenido con los métodos convencionales utilizados en la bio-producción de estos polímeros y el nuevo método propuesto.