En Estados Unidos, más de 100.000 personas necesitan actualmente un trasplante de órgano vital. En lugar de esperar a donantes, una solución futura a esta crisis podría ser la creación de órganos de reemplazo mediante bioimpresión: una técnica de impresión 3D que utiliza tintas con células vivas. Científicos en Israel han descubierto que las técnicas de origami podrían ayudar a integrar sensores en materiales bioimpresos para asegurar su funcionamiento seguro y adecuado.
Aunque la bioimpresión de órganos humanos complejos aún está lejana, existen aplicaciones a corto plazo para esta técnica. Por ejemplo, en la investigación farmacológica, los científicos pueden bioimprimir tejidos tridimensionales vivos para examinar los efectos de diversos compuestos.
Idealmente, los investigadores desean incrustar sensores en los elementos bioimpresos para monitorear su comportamiento. Sin embargo, la naturaleza tridimensional de estos objetos hace difícil colocar sensores que supervisen cada parte de las estructuras.
Los científicos han desarrollado una plataforma 3D inspirada en el origami que facilita la incorporación de sensores en ubicaciones precisas dentro de objetos bioimpresos. «Esperamos que en el futuro nos permita monitorear y evaluar biostructuras 3D antes de trasplantarlas,» comenta Ben Maoz, profesor de ingeniería biomédica en la Universidad de Tel Aviv, Israel.
La nueva plataforma es un dispositivo de goma de silicona que puede plegarse alrededor de una estructura bioimpresa. El prototipo sostiene una matriz comercial de electrodos 3D para capturar señales eléctricas, y también posee otros electrodos que miden la resistencia eléctrica, revelando la permeabilidad de las células a varios medicamentos. Un modelo de software 3D personalizado puede adaptar el diseño del origami y los electrodos para que los sensores se coloquen en ubicaciones específicas del objeto bioimpreso.
Los científicos probaron su dispositivo en cúmulos bioimpresos de células cerebrales. El equipo también cultivó una capa de células en el origami que imitaba la barrera hematoencefálica, una capa celular que protege el cerebro de sustancias indeseables en la sangre. Al plegar esta combinación de origami y células sobre las estructuras bioimpresas, Maoz y sus colegas pudieron monitorear la actividad neuronal y observar cómo su barrera hematoencefálica sintética podría interferir con medicamentos destinados a tratar enfermedades cerebrales.
Maoz indica que el nuevo dispositivo puede incorporar muchos tipos de sensores además de los electrodos, como sensores de temperatura o acidez. También puede incluir líquidos que suministren oxígeno y nutrientes a las células. Actualmente, este dispositivo «se utilizará principalmente para investigación y no para uso clínico,» señala Maoz. Sin embargo, podría «contribuir significativamente al desarrollo de medicamentos—evaluando drogas relevantes para el cerebro.»
Los investigadores afirman que su dispositivo de origami puede usarse con cualquier tipo de tejido 3D. Por ejemplo, Maoz comenta que pueden utilizarlo en estructuras bioimpresas hechas con células de pacientes «para ayudar en la medicina personalizada y el desarrollo de medicamentos.»
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