Una alternativa innovadora para la medicina regenerativa

Como bien sabemos, la piel es el órgano más grande de nuestro cuerpo y actúa como una primera barrera de protección frente al ambiente y agentes externos como patógenos y sustancias químicas. Además, es uno de los principales órganos sensoriales, le hace frente a la radiación ultravioleta y regula la homeostasis y la temperatura cuando ocurren cambios abruptos en nuestro entorno. Increíble, ¿no?.

Si se daña, ya sea por una herida o quemadura leve, tiene la capacidad de repararse rápidamente mediante el proceso de cicatrización. Sin embargo, cuando las lesiones son agudas como las heridas quirúrgicas, crónicas, traumáticas y quemaduras graves, el tamaño, la extensión y profundidad de la lesión es mucho mayor, lo que conlleva a requerir de un tratamiento prolongado para que el tejido se recupere rápidamente y así evitar infecciones bacterianas.

Es así como en la actualidad los investigadores han desarrollado tratamientos que se basan en la ingeniería de tejidos, área que diseña y fabrica matrices o andamios (Img. 1) que cumplen la función de imitar las capas de la piel -epidermis y dermis- y a la vez promover la cicatrización de esta.

Imagen 1. Flujo de trabajo para la construcción del andamio “BioMask”. A) Imagen de tomografía computarizada, B) diseño bioinformático del andamio, C) modelo 3D, D) y E) generación y proceso de impresión, F) BioMask 3D impresa.

Los andamios son fabricados con polímeros naturales o sintéticos y se colocan directamente en el sitio de la herida, actuando como una barrera contra distintos microorganismos y a su vez estimulando la liberación de citoquinas y factores de crecimiento en el sitio lesionado, para acelerar la regeneración del tejido.

Construcción de andamios mediante la bioimpresión 3D

Recientemente se ha introducido en el campo de la medicina regenerativa la bioimpresión tridimensional (3D) para la fabricación de andamios que imiten a la piel.

¿Cómo funciona? Se construye un soporte a partir de un escaneo de la zona lesionada mediante Tomografía Computarizada -técnica que utiliza rayos X para crear imágenes transversales del cuerpo. Luego de obtener la imagen, y con herramientas bioinformáticas, se diseña el modelo tridimensional contemplando dimensiones exactas del lugar de la lesión, lo que permite fabricar un andamio o matriz personalizada para cada paciente (Img. 2). Con esto, se busca que el andamio acelere la regeneración del tejido.

Las maravillas de la biotecnología

En un estudio realizado el 2018, por el equipo del Dr. Young-Jool, se desarrolló una nueva estrategia de bioimpresión 3D llamada “BioMask”, un andamio maxilofacial similar a un injerto de piel, el cual se fabricó con tres capas que permitieron obtener un andamio más flexible y adaptable.

La máscara se construyó con la ayuda de información 3D facial de un paciente, que se obtuvo por Tomografía Computarizada. Posteriormente, se fabricó y se imprimió la primera capa hecha con polímeros de poliuretano (PU) y en paralelo se recolectaron queranocitos -células predominantes de la epidermis- y fibroblastos -células que se encuentran en el tejido conectivo- para generar las otras dos capas, mezclando por separado cada tipo celular con hidrogel. El andamio resultante se incubó con el medio de cultivo adecuado para promover la proliferación celular.

Luego de la construcción, se realizaron ensayos in vivo, con el objetivo de evaluar la efectividad de la BioMask en la aceleración de la regeneración del tejido, por lo tanto, primero se colocó un implante -para generar una herida profunda- por la vía subcutánea de la piel dorsal de ratones y cuatro semanas después se retiró el mismo para exponer la lesión, la cual se cubrió de inmediato con el andamio BioMask (Fig. 2).

Imagen 2. Procedimiento quirúrgico de la implantación del andamio “BioMask”. A) construcción de estructura con forma de cara, B) implantación de la estructura, C) generación de la herida, D) implantación del andamio “BioMask” fijándola con una sutura.

Los resultados revelaron aspectos interesantes. Se observó una disminución significativa en el porcentaje de área de la herida en el grupo tratado con la BioMask en comparación con el grupo control, entre los siete y catorce días post implantación (Fig. 3). Lo anterior da cuenta de que este andamio con tres capas -poliuretano, queranocitos y fibroblastos- acelera la regeneración del tejido cicatrizando la herida en menor tiempo.

Imagen 3: Regeneración del tejido en el tiempo del grupo control vs grupo BioMask.

Por otro lado, se observó el tejido cutáneo regenerado a través de un análisis histológico, confirmando que la BioMask favorece la regeneración epidérmica parcial al día número siete y permite una buena integración con el tejido circundante a los catorce días post implantación.

Sin embargo, en el grupo control el tejido casi no se regeneró durante los primeros siete días, apreciando una regeneración limitada al día catorce. Estos resultados demuestran, una vez más, que este sustituto de piel es efectivo para tratar lesiones faciales agudas.

En esta pequeña revisión pudimos interiorizar en un importante aspecto de la medicina regenerativa, como lo es la novedosa estrategia de fabricación e impresión 3D de andamios como sustituto de la piel. Lo anterior, sin duda nos entrega una alternativa innovadora que puede mejorar los tratamientos actuales que se emplean para reemplazar tejidos.