Piezas Cyborg

Los órganos fabricados en laboratorio podrían hacer más que simplemente servir como opciones listas para los pacientes que lo necesitan: con la combinación adecuada de biología y ciencia de los materiales, incluso podrían dotar a las personas de habilidades sobrehumanas.

Eso es lo que los investigadores de la Universidad de Princeton ven como el futuro de la ingeniería de tejidos, y creen que la impresión 3D es el camino hacia allí. Michael McAlpine y miembros de su laboratorio informaron recientemente que una impresora 3-D podría construir un oído biónico capaz de detectar frecuencias un millón de veces más altas que el rango normal de audición.

Esta historia fue parte de nuestro número de septiembre de 2013

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El oído demuestra cómo la impresión 3D puede unir a la perfección la electrónica y los tejidos biológicos. Normalmente, estos materiales no funcionan bien juntos: uno es rígido y se fractura fácilmente, mientras que el otro es blando y flexible. Pero con la impresión 3-D, los dos se pueden fabricar juntos, dice McAlpine. Es una forma de entrelazar todo de forma natural en un formato tridimensional, dice. Esto podría ayudar a los investigadores a crear tejidos corporales con dispositivos integrados que puedan monitorear la salud, o incluso construir órganos cyborg que aumenten los sentidos convencionales.

El equipo comenzó con una oreja porque la forma es difícil de recrear con la ingeniería de tejidos tradicional. Además, gran parte de una oreja es cartílago, que carece de vasos sanguíneos, estructuras que eluden a los ingenieros de tejidos (por ahora).

Para construir el órgano biónico, la impresora se guía por un modelo de computadora de una oreja al que el equipo agregó el modelo de una bobina de antena interna conectada a un electrodo externo. Capa a capa, la máquina alterna entre tres tintas: una mezcla de células formadoras de cartílago bovino suspendidas en una sustancia viscosa espesa de hidrogel; una suspensión de nanopartículas de plata para formar la bobina y los electrodos externos en forma de cóclea; y silicona para revestir la electrónica. Las nanopartículas de plata están empaquetadas herméticamente para que puedan conducir la electricidad. Actúa como un metal, pero debido a que son nanopartículas, puedes imprimirlas de una manera que normalmente no podrías imprimir en un metal, dice McAlpine.

La impresión tarda unas cuatro horas. Luego, la oreja se baña en un caldo rico en nutrientes para que las células puedan crecer, producir colágeno y otras moléculas y reemplazar su entorno original con cartílago.

Con su bobina totalmente integrada, el oído biónico puede detectar y transmitir señales de radio, pero no ondas de sonido. McAlpine dice que la funcionalidad podría agregarse a modelos futuros mediante la integración de materiales piezoeléctricos, que convierten la energía mecánica en energía eléctrica. Algún día, estos dispositivos podrían ayudar a una persona a escuchar a través del mismo mecanismo que se utiliza para conectar los implantes cocleares, o quizás proporcionar un sexto sentido de recepción electromagnética.

Siguiente McAlpine quiere ampliar la gama de objetos que puede producir una impresora 3D. Hay desafíos importantes, dice. Pero con impresoras de mayor resolución, piensa, su equipo podrá introducir dispositivos electrónicos de alta gama.

Más allá de permitir que los tejidos biológicos incorporen materiales con propiedades excepcionales, la impresión 3D podría abordar un desafío de la ingeniería de tejidos: cómo hacer crecer órganos con vasos sanguíneos. Las redes de vasculatura tienen una geometría increíblemente complicada, dice McAlpine. Tal avance sería clave para imprimir órganos que contienen vasos sanguíneos, como hígados, riñones y corazones.

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