Esquema conceptual: se extrae del paciente un tejido del omento y mientras las células se separan de la matriz, ésta se procesa en un hidrogel termorresistente personalizado; las células se reprograman para que se vuelvan pluripotentes y luego se diferencian en cardiomiocitos y células endoteliales, seguidas de una encapsulación dentro del hidrogel para generar los bioenlaces utilizados para la impresión; los bioinjertos se imprimen para crear parches vascularizados y estructuras celulares complejas; el tejido de ingeniería autóloga resultante se puede trasplantar de nuevo al paciente, para reparar o reemplazar órganos lesionados o enfermos con bajo riesgo de rechazo.
"Este corazón está hecho de células humanas y materiales biológicos específicos para el paciente", dijo el profesor Tal Dvir, de la Universidad de Tel Aviv, autor principal de la investigación. "En nuestro proceso, estos materiales sirven como bioinjertos, sustancias hechas de azúcares y proteínas que pueden utilizarse para la impresión en 3D de modelos de tejidos complejos. "La gente ha logrado imprimir en 3D la estructura de un corazón en el pasado, pero no con células o vasos sanguíneos.
"Nuestros resultados demuestran el potencial de nuestro enfoque para la ingeniería de tejidos personalizados y el reemplazo de órganos en el futuro." En esta etapa, el corazón impreso en 3D es pequeño, del tamaño del corazón de un conejo. "Pero los corazones humanos más grandes requieren la misma tecnología", dijo el profesor Dvir. Un corazón humano impreso en 3D, a pequeña escala, diseñado a partir de los propios materiales y células del paciente. Fotografía: Noor et al, doi: 10.1002/advs.201900344. Para la investigación, se tomó una biopsia de un tejido omental de los pacientes. Los materiales celulares y a-celulares del tejido fueron entonces separados.
Mientras las células eran reprogramadas para convertirse en células madre pluripotentes, la matriz extracelular, una red tridimensional de macromoléculas extracelulares como el colágeno y las glicoproteínas, era procesada en un hidrogel personalizado que servía como la "tinta" de impresión. Después de mezclarse con el hidrogel, las células se diferenciaron eficientemente en células cardiacas o endoteliales para crear parches cardiacos específicos para el paciente, compatibles con el sistema inmunológico, con los vasos sanguíneos y, posteriormente, con todo el corazón. "La biocompatibilidad de los materiales de ingeniería es crucial para eliminar el riesgo de rechazo de los implantes, lo que pone en peligro el éxito de estos tratamientos", dijo el profesor Dvir.
"Idealmente, el biomaterial debería poseer las mismas propiedades bioquímicas, mecánicas y topográficas de los propios tejidos del paciente." "Aquí, podemos reportar un acercamiento simple a los tejidos cardíacos gruesos, vascularizados y perfusibles impresos en 3D que coinciden completamente con las propiedades inmunológicas, celulares, bioquímicas y anatómicas del paciente". "Ahora estamos planeando cultivar los corazones impresos en el laboratorio y enseñarles a comportarse como corazones", dijo. "Luego planeamos transplantar el corazón impreso en 3D en modelos animales." Los hallazgos aparecen en la revista Advanced Science. Impresión en 3D de Parches y Corazones Cardíacos Gruesos y Perfusibles Personalizados.