Los avances en bioingeniería podrían conducir a resultados de apariencia más natural en las cirugías reconstructivas, afirma un equipo internacional de investigadores. Los investigadores han descubierto que el tejido adiposo puede desempeñar un papel clave en la impresión 3D de múltiples capas de piel viva e incluso folículos pilosos. Utilizando células grasas y estructuras de soporte obtenidas de tejido humano mediante procedimientos clínicos, el equipo logró con éxito una reparación precisa de lesiones en ratas. Este avance tiene el potencial de tener un impacto importante en la cirugía de reconstrucción facial y las terapias de crecimiento del cabello en humanos.
Un nuevo método de bioimpresión 3D que utiliza tejido adiposo puede imprimir capas de piel viva y folículos pilosos, lo que podría mejorar los resultados de las cirugías reconstructivas y los tratamientos para el crecimiento del cabello. La tecnología patentada se probó con éxito en ratones y podría revolucionar la forma en que se tratan las lesiones cutáneas y se mejoran las cirugías estéticas.
Los hallazgos del equipo fueron publicados en Bioactive Materials. La Oficina de Patentes y Marcas de EE. UU. concedió al equipo una patente en febrero para la tecnología de bioimpresión desarrollada y utilizada en este estudio.
"Las cirugías reconstructivas utilizadas para corregir traumatismos faciales o craneales causados por lesiones o enfermedades a menudo son incompletas", dijo Ibrahim T. Ozbolat, profesor de ciencias de la ingeniería y mecánica, ingeniería biomédica y neurocirugía en Penn State. puede provocar cicatrices o pérdida permanente del cabello. Con este trabajo, hemos demostrado que la piel bioimpresa de espesor total tiene el potencial de hacer crecer pelo en ratones", dijo el Dr. Lee, quien dirigió la colaboración internacional que llevó a cabo el trabajo.
Si bien los científicos ya han bioimpreso en 3D finas capas de piel, Ozbolat y su equipo son los primeros en imprimir intraoperatoriamente un sistema vivo completo en múltiples capas de piel, incluida la capa más baja, o tejido subcutáneo. Intraoperatorio se refiere a la capacidad de imprimir tejido durante la cirugía, lo que significa que el método podría usarse para reparar la piel dañada de manera más inmediata y sin problemas, dijeron los investigadores. La capa superior, la epidermis como piel visible, se forma por sí sola sostenida por la capa intermedia, por lo que no es necesario imprimir. El tejido subcutáneo está compuesto de tejido conectivo y grasa que proporciona estructura y soporte al cráneo.
"El tejido subcutáneo está directamente involucrado en el proceso de conversión de las células madre en grasa", dijo Ozborath. "Este proceso es fundamental para varios procesos importantes, incluida la curación de heridas. También desempeña un papel en la circulación de los folículos pilosos, promoviendo específicamente el crecimiento del cabello".
Avance en la bioimpresión de la piel
Los investigadores primero recolectaron grasa humana, o tejido adiposo, de pacientes sometidos a cirugía en el Centro Médico Milton Hershey de Penn State Health. El coautor Dino J. Ravnic, profesor asociado de cirugía en el Departamento de Cirugía Plástica de la Facultad de Medicina de Penn State, dirigió su laboratorio en la obtención de grasas para extraer la matriz extracelular, la red de moléculas y proteínas que proporcionan estructura y estabilidad a las células. Tejido: un componente en la fabricación de biotinta.
El equipo de Ravnic también obtuvo células madre de tejido adiposo que, si se les proporciona el entorno adecuado, tienen el potencial de madurar en varios tipos de células diferentes para crear otro componente de biotinta. Cada componente se carga en uno de los tres compartimentos de la bioimpresora. El tercer compartimento está lleno de una solución coagulante que ayuda a que otros ingredientes se unan adecuadamente al sitio lesionado.
"Estos tres compartimentos nos permitieron coimprimir la mezcla de matriz-fibrinógeno y células madre bajo un control preciso", dijo Ozbolat. "Imprimimos directamente en el lugar de la lesión, centrándonos en la formación de tejido subcutáneo, lo que ayuda a la cicatrización de heridas, la producción de folículos pilosos, la regulación de la temperatura y más".
Se les proporcionó tejido subcutáneo y dermis, y la epidermis se formó por sí sola en dos semanas.
"Realizamos tres conjuntos de estudios en ratas para comprender mejor el papel de la matriz grasa y descubrimos que la administración conjunta de matriz y células madre es fundamental para la formación de tejido subcutáneo", dijo Ozbolat. "No puede funcionar eficientemente sólo en las células o en la matriz; tiene que funcionar en ambas".
También descubrieron que el tejido subcutáneo contiene crecimiento descendente, que es la etapa inicial de la formación temprana de folículos pilosos. Los investigadores dijeron que aunque las células grasas no participan directamente en la estructura celular de los folículos pilosos, sí participan en la regulación y el mantenimiento de los folículos pilosos.
"En nuestros experimentos, los adipocitos pueden haber modificado la matriz extracelular para que sea más propicia para la formación de crecimientos descendentes", dijo Ozborath. "Estamos trabajando para avanzar en este objetivo de madurar los folículos pilosos de una manera que controle la densidad, la direccionalidad y el crecimiento".
La capacidad de hacer crecer cabello precisamente en áreas lesionadas o enfermas por traumatismos puede limitar la realización de la cirugía reconstructiva natural, dijo Ozborath. Dijo que el trabajo ofrece un "camino prometedor a seguir", especialmente cuando se combina con otros proyectos en su laboratorio, incluida la impresión de huesos y el estudio de cómo igualar la pigmentación en varios tonos de piel.
"Creemos que esto podría tener aplicaciones en dermatología, trasplante de cabello y cirugía plástica y reconstructiva; potencialmente podría conducir a resultados más estéticos", dijo Ozborath. "Con capacidades de bioimpresión totalmente automatizadas y materiales compatibles de grado clínico, esta tecnología podría tener un impacto significativo en la traducción clínica de la piel reconstruida con precisión".
Compilado de: ScitechDaily