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Piezas de repuesto giratorias
Delgados hilos blanquecinos de material celular humano giran en espiral alrededor del eje de una máquina que los trenza en una cuerda resistente. Suena macabro, pero la inspiración para el material, hecho por San Francisco Ingeniería de tejido de citoinjerto , es salud, no horror: las hebras biológicas podrían usarse para tejer parches e injertos de vasos sanguíneos que el cuerpo de un paciente aceptaría fácilmente para la reparación de heridas. El proceso es más rápido y podría ser más rentable que otros métodos para producir reemplazos de tejidos biológicos.
Gran parte de la ingeniería de tejidos actual depende de andamios biodegradables pero sintéticos para las células que reconstruirán una pieza de órgano o tejido. Por lo general, el cuerpo eventualmente destruye el andamio. Sin embargo, los tejidos tejidos del citoinjerto parecen permanecer en el cuerpo y llenarse de células. Hace mucho tiempo decidimos que íbamos a hacer tejidos fuertes sin ningún tipo de andamiaje, dice Nicolas L’Heureux, cofundador y director científico de Cytograft. Una vez que lo ingresa en el cuerpo, su cuerpo no lo ve como extraño.
La empresa desarrolló la idea del tejido humano a partir de trabajos anteriores utilizando láminas de material biológico para reconstruir los vasos sanguíneos. Básicamente, los investigadores cultivan células de piel humana en un matraz de cultivo en condiciones que estimulan a las células a colocar una lámina de lo que se conoce como matriz extracelular, un material estructural producido por las células animales que forma nuestro tejido conectivo. El citoinjerto puede recolectar estas hojas de los matraces de cultivo y luego enrollarlas en tubos que se convierten en vasos sanguíneos de reemplazo. Los vasos sanguíneos producidos de esta manera todavía se están probando, pero han funcionado bien, sin signos de rechazo, en algunos pacientes en Europa y América del Sur.
Sin embargo, el proceso de enrollado es caro y requiere mucho tiempo, en parte porque se deben usar células para fusionar el tubo para que sea lo suficientemente resistente para el trasplante. Cortar las hojas en finas cintas que se pueden enrollar en hilos hace posible el uso de máquinas automáticas de tejer y trenzar para crear estructuras tridimensionales que no requieren fusión.
La técnica de Cytograft se basa en una larga historia de textiles médicos, que normalmente se producen con fibras sintéticas como el poliéster. Crear textiles es una técnica antigua y poderosa, y combinarla con biomateriales es emocionante porque tiene mucha más versatilidad que el método de la hoja, dice Christopher Breuer , cirujano, científico e ingeniero de tejidos en la Facultad de Medicina de Yale. La noción de hacer vasos sanguíneos o formas más complejas como válvulas cardíacas o parches para el corazón es mucho más fácil de hacer con fibras, dice. Si puede hacer fibras de cualquier longitud, entonces no hay límite para el tamaño o la forma que puede hacer.
Trenzas biológicas: Una máquina trenza 48 hilos de material extracelular humano.
Cytograft se ha centrado durante mucho tiempo en la construcción de vasos sanguíneos de reemplazo para personas que necesitan diálisis, que limpia la sangre de pacientes con insuficiencia renal. Este tratamiento daña gravemente la vena (generalmente en el antebrazo) a través de la cual se transfiere la sangre del paciente.
Cytograft aún no está probando sus vasos sanguíneos tejidos en pacientes, pero se ha aproximado a las necesidades de los pacientes de diálisis en perros con injertos de vasos implantados en sus patas. El trabajo preclínico con perros ha demostrado que los injertos son resistentes al daño por punción y que se filtra muy poca sangre del tejido, dice L'Heureux.
Los implantes de Cytograft permanecen intactos después de meses, lo que sugiere que el cuerpo acepta los injertos y no intenta romperlos. Otros materiales se remodelan de manera muy agresiva, dice L'Heureux. Con nuestro tejido, es tan inocuo que el cuerpo no ve ningún peligro.
Eso se debe en parte a que los implantes de Cytograft no contienen células. Aunque los primeros implantes de la compañía estaban hechos de matriz extracelular producida a partir de las propias células del paciente, sus investigadores ahora pueden recolectar el material de células no relacionadas con la persona que recibe el injerto y extraer las células del donante por completo. No necesitamos las células, dice L'Heureux. Las células pueden provenir de los pacientes después de la implantación.
Sin células extrañas para alertar al sistema inmunológico de un paciente, la compañía podría producir vasos sanguíneos con anticipación para su uso en cualquier paciente. Dichos buques de reemplazo serían menos costosos y más accesibles que los que están disponibles en la actualidad. Una de las mayores ventajas de Cytograft será la disponibilidad estándar, dice Breuer.
La compañía también está trabajando en una técnica en la que las láminas producidas por células se procesan en partículas en lugar de hilos. Luego, los bits biológicos se pueden moldear juntos, dice L'Heureux, lo que brinda a los ingenieros de tejidos dos ventajas. Al moldear las partículas juntas se deja una compleja red de canales, exactamente lo que los ingenieros de tejidos necesitarán para producir, eventualmente, algo como un hígado, páncreas o riñón. Con la mayoría de las demás tecnologías, no hay garantía de que se mantengan los canales, dice L’Heureux. Las partículas también podrían inyectarse, dice, lo que podría agregar volumen a los tejidos con fines cosméticos o reconstructivos.