Las enfermedades pulmonares matan a millones de personas en todo el mundo cada año. Las opciones de tratamiento son limitadas y los modelos animales para estudiar estas enfermedades y los medicamentos experimentales son inadecuados. Ahora, los investigadores describen en Materiales biológicos aplicados de la ACS Su éxito en la creación de una biotinta a base de moco para la impresión 3D de tejido pulmonar. Este avance podría algún día ayudar a estudiar y tratar enfermedades pulmonares crónicas.
Aunque algunas personas con enfermedades pulmonares reciben trasplantes, los órganos de donantes siguen siendo escasos. Como alternativa, se pueden utilizar medicamentos y otros tratamientos para controlar los síntomas, pero no existe cura para trastornos como la enfermedad pulmonar obstructiva crónica y la fibrosis quística. Los investigadores siguen buscando mejores medicamentos, a menudo basándose en pruebas en roedores. Pero estos modelos animales pueden captar solo parcialmente las complejidades de las enfermedades pulmonares en humanos, y podrían no predecir con precisión la seguridad y eficacia de nuevos medicamentos. Mientras tanto, los bioingenieros están explorando la producción de tejido pulmonar en el laboratorio, ya sea como un modelo más preciso para estudiar los pulmones humanos o como un material potencial para usar en implantes. Una técnica implica la impresión 3D de estructuras que imitan el tejido humano, pero el diseño de una biotinta adecuada para apoyar el crecimiento celular sigue siendo un desafío. Por lo tanto, Ashok Raichur y sus colegas se propusieron superar este obstáculo.
El equipo comenzó con mucina, un componente del moco que no se ha explorado ampliamente para la bioimpresión. Los segmentos de la estructura molecular de este polímero antibacteriano se asemejan al factor de crecimiento epidérmico, una proteína que promueve la adhesión y el crecimiento celular. Raichur y sus colegas hicieron reaccionar la mucina con anhídrido metacrílico para formar mucina metacrilada (MuMA), que luego mezclaron con células pulmonares. Se agregó ácido hialurónico, un polímero natural que se encuentra en los tejidos conectivos y otros tejidos, para aumentar la viscosidad de la biotinta y mejorar el crecimiento celular y la adhesión a MuMA. Después de imprimir la tinta en patrones de prueba que incluían cuadrículas redondas y cuadradas, se expuso a luz azul para reticular las moléculas de MuMA. Los enlaces de reticulación estabilizaron la estructura impresa en forma de un gel poroso que absorbía fácilmente el agua para favorecer la supervivencia celular.
Los investigadores descubrieron que los poros interconectados del gel facilitaban la difusión de nutrientes y oxígeno, lo que estimulaba el crecimiento celular y la formación de tejido pulmonar. Las estructuras impresas no eran tóxicas y se biodegradaban lentamente en condiciones fisiológicas, lo que las hacía potencialmente adecuadas como implantes en los que el armazón impreso sería reemplazado gradualmente por tejido pulmonar recién desarrollado. La biotinta también podría usarse para hacer modelos 3D de pulmones para estudiar los procesos de las enfermedades pulmonares y evaluar posibles tratamientos.
Los autores agradecen la financiación del Departamento de Ciencia y Tecnología del Gobierno de la India.
