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BioPen con células madre para la reparación de cartílago

BioPen con células madre para la reparación de cartílago

Un equipo de cirujanos e investigadores de Australia han desarrollado una pluma de impresión 3D que permite a los cirujanos dibujar y esculpir durante una intervención implantes de cartílago a medida hechos a partir de células madre humanas.  Apodado “BioPen ‘, este dispositivo de mano, da a los cirujanos un control sin precedentes, ya que imprime en 3D una mezcla de bioink hidrogel y células madre humanas directamente en el cuerpo del paciente, llenando el cartílago dañado con células frescas que tienen una tasa de supervivencia demostrada del 97%.  Este proyecto comenzó en 2013, pero ahora parece que está en una fase muy avanzada.

Desarrollado por investigadores de la ARC (Consejo de investigación australiano),  Centre of Excellence for Electromaterials Science (ACES) y los cirujanos ortopédicos del Hospital de San Vicente, Melbourne , el dispositivo BioPen 3D podría ayudar a reducir los cientos de miles de problemas de rodilla relacionados con la artritis y las cirugías de reemplazo de cadera que se producen cada año, lo que reduciría los gastos médicos y la eliminación de la necesidad de los pacientes a someterse a procedimientos quirúrgicos dolorosos e invasivos.

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La artritis es un problema extremadamente común y debilitante, que afecta a cerca de 350 millones de personas en todo el mundo. A medida que su cartílago se rompe, los enfermos de artritis pueden experimentar un dolor insoportable, pero ya que el cartílago no puede regenerarse por sí solo, casi la única solución es someterse a una cirugía invasiva.

Afortunadamente, el hecho de que el cartílago no tenga nervios o vasos sanguíneos también hace que sea un tejido relativamente simple para aplicaciones de bioimpresion 3D.  De hecho, varias universidades e instituciones de investigación en todo el mundo ya han estado explorando la reconstrucción de los cartílagos de la nariz y orejas con bioimpresion 3D , e incluso se han realizado pruebas de reconstrucción de cartílagos en ratones con total éxito.

La principal ventaja de la Bioimpresión 3D con el BioPen, es que da a los cirujanos un nivel sin precedentes de control y les permite esculpir a medida en 3D directamente en el área deteriorada.  A menudo, la geometría exacta de un implante de cartílago no puede ser conocida antes de la cirugía, pero con el BioPen, no importa, ya que los cirujanos pueden fabricar el implante sobre el terreno.

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El BioPen fue diseñado por un equipo de biólogos celulares, científicos y especialistas en Electromaterial de impresión en 3D, adaptándolo a las limitaciones prácticas que tiene una sala de operaciones.  Está hecho de plástico de grado médico y titanio,  es pequeño, ligero y ergonómico al igual que los bisturís.  Cuenta con boquillas de titanio personalizadas para conseguir mayor precisión durante la reconstrucción del cartílago.

Esencialmente, el BioPen funciona igual que el 3Doodler o cualquier otra pluma de impresión en 3D, pero en lugar de filamentos de plástico, se extruyen células madre humanas del propio cuerpo del paciente, junto con un bioink hidrogel protector.  El hidrogel se hace de una mezcla de gelatina y ácido hialurónico que se endurece con luz UV de baja potencia.  El hidrogel tiene como función proteger a las células madre a medida que comienzan a multiplicarse y crecer el cartílago nuevo.

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“El desarrollo de este tipo de tecnología sólo es posible con la interacción entre los científicos y los médicos, estos últimos para identificar el problema y los científicos para desarrollar una solución”, dijo el profesor Peter Choong, director de Ortopedia en el Hospital de San Vicente.

El BioPen podría ser configurado para imprimir en 3D otros tejidos, tales como las estructuras de la piel, los músculos o los huesos. A pesar de su pequeño tamaño, esta impresión 3D podría representar uno de los mayores avances en la medicina hasta la fecha.

La investigación ha sido publicada en la revista Biofabrication el pasado 22 de marzo. Un segundo prototipo está siendo probado por el profesor Choong y los expertos de la Universidad de Wollongong (UOW) para optimizar los materiales para su uso en ensayos clínicos. En el siguiente video el profesor Choong explica el funcionamiento del BioPen.

 

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