Bioimpresión para curar quemaduras o detectar toxinas

Si nos sigues habitualmente, habrás leído nuestros artículos sobre impresión de edificios, los proyectos de colonización de Marte o la creación de prótesis médicas, todo ello por medio de tecnología 3D. También hemos hablado de la utilización de organismos vivos como las esporas para reforzar el hormigón armado. Ahora, la última innovación tecnológica busca conjugar la versatilidad de la impresión 3D con las propiedades de los materiales vivos. Es decir, autorreparables, sensibles a los estímulos, autónomos y autorreplicables. En este caso, en lugar de recurrir a las esporas, la bioimpresión recurrirá a poblaciones bacterianas.

 

En un reciente número de la revista Science Advances, se ha publicado un paper que anuncia el desarrollo de una tecnología de tinta viva que puede utilizarse en conjunción con una impresora 3D. La han bautizado como FLINK (Functional Living Ink, traducido como Tinta Funcional Viva) y está basada en un cultivo de bacterias que, posteriormente se combina con un hidrogel. El profesor André Studart, responsable del laboratorio de materiales complejos de la universidad suiza ETH Zurich, y su equipo han utilizado dos bacterias distintas para demostrar dos aplicaciones específicas de las muchas que podría ofrecer la nueva técnica.

La primera, Pseudomonas putida, tiene la capacidad de degradar el fenol o ácido fénico, un producto químico tóxico utilizado en la fabricación de nylon y fibras sintéticas. La segunda, Acetobacter xylinum, es capaz de segregar nanocelulosa de alta calidad. Este último material sirve para aliviar el dolor y mantener la humedad, por lo que podría servir para fabricar películas que recubrieran quemaduras o crear envolturas de implantes a fin de evitar el rechazo de cuerpos extraños por parte del organismo.

La clave del proceso de impresión reside en alcanzar la viscosidad y la consistencia adecuadas para la impresión y posterior desarrollo de las bacterias. Para ello, se utiliza un hidrogel basado en ácido hialurónico, cadenas largas de moléculas de azúcar y sílice pirogénica. Una de las ventajas del sistema desarrollado por Studart y su equipo es que permite usar hasta cuatro tintas con sus respectivas bacterias en cada pasada de la cabeza inyectora, lo que abre la puerta a la creación de tintas multifuncionales.

Bioimpresión de sensores

Los investigadores de la ETH prevén numerosas aplicaciones, entre las que destacan la creación de una micropelícula capaz de detectar toxinas en el agua que podría aplicarse a diversos recipientes. La investigación de las tintas vivas como sensores de alta tecnología es una de las vías que también se están explorando en el MIT (EEUU). Su propuesta, publicada en la revista científica Advanced Materials, pasa por aprovechar las cualidades luminiscentes de bacterias programadas genéticamente.

En su experimento de bioimpresión, también basado en un hidrogel -esta vez basado en ácido plurónico- mezclado con un cultivo de bacterias, imprimieron un diseño de árbol con distintas secciones, cada una de ellas con una bacteria sensible a un tipo de producto químico. A continuación, extendieron diversos productos químicos sobre la piel de una persona y aplicaron la película que habían impreso previamente y fijado por medio de luz ultravioleta. Tal como se esperaba, las distintas partes del árbol comenzaron a emitir fluorescencia en reacción a cada producto químico.    

En teoría esta especie de “tatuajes” podrían detectar biomarcadores relacionados con la inflamación de tejidos o formar parte de futuros wearables como ropa inteligente. Una de las aplicaciones más fantásticas, y aún remotas de esta investigación, podría ser la creación de “ordenadores vivos” con chips basados en células que reaccionaran a diversos estímulos.   

Fuente: ETH, MIT