Modelos de piel en 3D: una tecnología de futuro

Los modelos de piel humana producidos mediante bioimpresión en 3D ya se han abierto camino en la investigación médica. Sin embargo, se necesitan más esfuerzos de investigación para abrir este logro tecnológico a una aplicación terapéutica clínica inmediata.

La piel de los animales de laboratorio difiere en sus propiedades biológicas de la piel humana [1]. Esto afecta, por ejemplo, al grosor de la epidermis en la piel murina o también a la contractilidad dérmica tras una herida. Un modelo tridimensional de piel humana de espesor total ya se ha establecido como sistema de ensayo in vitro en la investigación biomédica [1].

La cicatrización de heridas como campo de aplicación de la bioimpresión 3D

Mapear la herida es un requisito previo para crear un modelo estructural biónico [5,6]. A continuación, se utilizan el modelado tridimensional y la tecnología de imagen digital para obtener información morfológica sobre el defecto cutáneo, y se crea un modelo de piel en capas utilizando métodos de estratificación adaptativa para generar los comandos de presión adecuados (Fig. 1 ) [7]. A continuación, se toman muestras de piel del paciente para obtener queratinocitos y fibroblastos dérmicos para su posterior clasificación y enriquecimiento celular [8]. Se utiliza una proporción óptima de suspensión celular e hidrogel para producir la biotinta. Posteriormente, la piel se bioimprime en 3D y se trasplanta directamente sobre la superficie de la herida o se cultiva en condiciones adecuadas para obtener piel madura para el trasplante. Hennessy et al. demostraron que la estructura y la función de los sustitutos cutáneos de dos capas es más similar a la piel humana natural que la de los sustitutos cutáneos de una sola capa [9].

Los investigadores produjeron un modelo completo de piel

Kim et al. fueron capaces de producir un modelo completo de piel compuesto por dermis y una epidermis estratificada de forma muy similar a la piel humana utilizando una impresora 3D combinada de extrusión y chorro múltiple en 2017 [3]. Para ello, construyeron una estructura portadora a partir de un hidrogel de policaprolactona y gelatina mediante extrusión de material y, además, la imprimieron con fibroblastos dérmicos primarios humanos embebidos en colágeno. Estos pasos se repitieron hasta alcanzar el grosor deseado de la estructura de 3,5 mm. Se aplicó una capa final de queratinocitos epidérmicos humanos mediante impresión multichorro. Tras dos semanas de incubación del tejido artificial, además de un comportamiento de estiramiento de los fibroblastos muy similar al de la piel humana, se demostró la expresión de colágeno y de marcadores de diferenciación específicos de la dermis, entre otras cosas, como indicios de un tejido cutáneo completamente producido artificialmente y fundamentalmente funcional [4].

Literatura:

Marquardt Y, Huth S, Baron JM: Investigación dermatológica: posibles aplicaciones de los modelos cutáneos tridimensionales. Dtsch Arztebl 2020; 117(24): [20]; DOI: 10.3238/PersDerma.2020.06.12.05
Kocak E, Yildiz A, Acarturk F: Tecnología de bioimpresión tridimensional: Aplicaciones en el área farmacéutica y biomédica. Coloides Surf B Biointerfaces 2020; 197: 111396.
Kim BS, et al.: Impresión celular 3D directa de piel humana con sistema transwell funcional. Biofabrication 2017; 9(2):025034.
“Tecnologías de impresión en 3D para la regeneración de tejidos blandos y duros”, 16/03/2022, www.zwp-online.info/fachgebiete/oralchirurgie/grundlagen/3d-druck-techno…,(última consulta: 07/12/2022).
Xu J, et al: Polymers 2020; 12(6): 1237. www.mdpi.com/2073-4360/12/6/1237
Augustine R: Bioimpresión cutánea: un enfoque novedoso para crear piel artificial a partir de bloques de construcción sintéticos y naturales. Prog. Biomater 2018; 7: 77-92.
Malik HH, et al: Impresión tridimensional en cirugía: Una revisión de las aplicaciones quirúrgicas actuales. J Surg Res 2015; 199: 512-522.
Gutiérrez-Rivera A, et al: Un protocolo para el enriquecimiento de la fracción de células estromales CD34+ mediante desagregación de piel humana y separación magnética. J Dermatol Sci 2010; 59: 60-62.
Hennessy R, Markey MK, Tunnell JW: J Biomed Opt 2015; 20: 27001.
“Panorama de la investigación en Suiza. Ein technologisches Panorama”, www.satw.ch/fileadmin/user_upload/SATW_Forschungslandschaft_Schweiz_SBFI…,(última consulta: 07.12.2022).