Ingenieros de la Universidad de Nueva Gales del Sur de Sídney, Australia, crearon una bioimpresora que imprime directamente en 3D células vivas en órganos internos. El brazo robótico blando – flexible y en miniatura podría usarse para imprimir biomaterial directamente en los órganos dentro del cuerpo de una persona.
El dispositivo podría fabricar piezas biomédicas a partir de la biotinta para construir estructuras similares a tejidos naturales. La investigación del Laboratorio de robótica médica de la UNSW fue desarrollada por el profesor Thanh Nho Do y su estudiante de doctorado, Mai Thanh Thai.
El estudio ha dado como resultado una pequeña bioimpresora 3D flexible que tiene la capacidad de insertarse en el cuerpo como un endoscopio y entregar directamente biomateriales de varias capas en la superficie de los órganos y tejidos internos.
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El dispositivo de prueba, es decir está en fase de prototipado, también conocido como F3DB, cuenta con un cabezal giratorio muy maniobrable que «imprime» la biotinta , unida al extremo de un brazo robótico largo y flexible con forma de serpiente que se puede controlar externamente.
Los científicos han probado el dispositivo dentro de un colon artificial y en un riñón de cerdo donde imprimieron en 3D una variedad de materiales con diferentes formas.
«Las técnicas de bioimpresión 3D existentes requieren que los biomateriales se fabriquen fuera del cuerpo e implantarlos en una persona generalmente requeriría una gran cirugía abierta de campo abierto que aumenta los riesgos de infección», dijo el profesor titular Thanh Nho Do.
Y afirmó que con esta innovación los biomateriales se pueden administrar directamente en el tejido u órganos con un enfoque mínimamente invasivo.
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“Este sistema ofrece el potencial para la reconstrucción precisa de heridas tridimensionales dentro del cuerpo, como lesiones en la pared gástrica o daños y enfermedades dentro del colon”, explicó.
Otro de los investigadores, el profesor de Scientia, Nigel Lovell, señaló que: “Actualmente, no hay dispositivos disponibles comercialmente que puedan realizar bioimpresión 3D in situ en tejidos/órganos internos alejados de la superficie de la piel. Se han presentado algunos otros dispositivos de prueba de concepto, pero son mucho más rígidos y difíciles de usar en espacios complejos y confinados dentro del cuerpo”.
El prototipo más pequeño producido por el equipo de la UNSW tiene un diámetro similar a los endoscopios terapéuticos comerciales (aproximadamente 11-13 mm), que es lo suficientemente pequeño como para insertarlo en el tracto gastrointestinal humano.
¿Cómo funciona la robótica blanda?
El dispositivo cuenta con un cabezal de impresión de tres ejes montado directamente en la punta de un brazo robótico suave. Este cabezal de impresión, que consiste en músculos artificiales suaves que le permiten moverse en tres direcciones, funciona de manera muy similar a las impresoras 3D de escritorio convencionales.
El brazo robótico suave se puede doblar y torcer debido a la hidráulica y se puede fabricar en cualquier longitud requerida. Su rigidez se puede ajustar con precisión utilizando diferentes tipos de tubos y tejidos elásticos.
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La boquilla de impresión puede programarse para imprimir formas predeterminadas u operarse manualmente cuando se requiere una bioimpresión más compleja o indeterminada. Además, el equipo utilizó un controlador basado en aprendizaje automático que puede ayudar en el proceso de impresión.
Los experimentos mostraron que las células no se vieron afectadas por el proceso, y observaron que la mayoría de las células estaban vivas después de la impresión. Luego, las células continuaron creciendo durante los siguientes siete días, observándose cuatro veces más células una semana después de la impresión.
Funcionalidad
De acuerdo con los científicos la bioimpresora podría ser especialmente importante en la cirugía para extirpar ciertos tipos de cáncer, especialmente el cáncer colorrectal, a través de un proceso conocido como disección submucosa endoscópica.
La capacidad de llevar a cabo tales procedimientos multifuncionales se demostró en el intestino de un cerdo y los investigadores dicen que los resultados muestran que el F3DB es un candidato prometedor para el desarrollo futuro de una herramienta quirúrgica endoscópica todo en uno.
