Un equipo de investigadores de la Universidad de Alberta ha descubierto una forma de utilizar la tecnología de bioimpresión 3-D para crear cartílagos con formas personalizadas para su uso en procedimientos quirúrgicos. El trabajo tiene como objetivo facilitar a los cirujanos la restauración segura de las características de los pacientes con cáncer de piel que viven con defectos del cartílago nasal después de la cirugía.
Los investigadores utilizaron un hidrogel especialmente diseñado, un material similar a la gelatina, que podría mezclarse con células recolectadas de un paciente y luego imprimirse en una forma específica capturada a través de imágenes en 3D. En cuestión de semanas, el material se cultiva en un laboratorio para convertirse en cartílago funcional.
“Se necesita toda una vida para producir cartílago en un individuo, mientras que este método toma alrededor de cuatro semanas. Por lo tanto, aún se espera que haya algún grado de madurez por el que tenga que pasar, especialmente cuando se implanta en el cuerpo. Pero funcionalmente es capaz hacer las cosas que hace el cartílago “, dijo Adetola Adesida, profesora de cirugía en la Facultad de Medicina y Odontología.
“Tiene que tener ciertas propiedades mecánicas y tiene que tener resistencia. Esto cumple esos requisitos con un material que (al principio) es 92 por ciento de agua”, agregó Yaman Boluk, profesor de la Facultad de Ingeniería.
Adesida, Boluk y el estudiante graduado Xiaoyi Lan lideraron el proyecto para crear el cartílago impreso en 3-D con la esperanza de proporcionar una mejor solución para un problema clínico que enfrentan muchos pacientes con cáncer de piel.
Cada año, más de tres millones de personas en América del Norte son diagnosticadas con cáncer de piel no melanoma. De ellos, el 40 por ciento tendrá lesiones en la nariz, y muchos requerirán cirugía para extirparlos. Como parte del procedimiento, a muchos pacientes se les puede extirpar el cartílago, dejando desfiguración facial.
Tradicionalmente, los cirujanos tomaban cartílago de una de las costillas del paciente y lo remodelaban para que se ajustara al tamaño y la forma necesarios para la cirugía reconstructiva. Pero el procedimiento conlleva complicaciones.
“Cuando los cirujanos reestructuran la nariz, está recta. Pero cuando se adapta a su nuevo entorno, pasa por un período de remodelación donde se deforma, casi como la curvatura de la costilla”, dijo Adesida. “Visualmente en la cara, eso es un problema.
“El otro problema es que está abriendo el compartimento de las costillas, que protege los pulmones, solo para reestructurar la nariz. Es una ubicación anatómica muy vital. El paciente podría tener un pulmón colapsado y tiene un riesgo mucho mayor de morir”, dijo. adicional.
Los investigadores dicen que su trabajo es un ejemplo tanto de medicina de precisión como de medicina regenerativa. El cartílago cultivado en laboratorio impreso específicamente para el paciente puede eliminar el riesgo de colapso pulmonar, infección en los pulmones y cicatrices graves en el sitio de las costillas del paciente.
“Esto beneficia al paciente. Pueden ir a la mesa de operaciones, hacerse una pequeña biopsia de la nariz en unos 30 minutos, y desde allí podemos construir diferentes formas de cartílago específicamente para ellos”, dijo Adesida. “Incluso podemos almacenar las células y usarlas más tarde para construir todo lo necesario para la cirugía. Esto es lo que esta tecnología le permite hacer”.
El equipo continúa su investigación y ahora está probando si el cartílago cultivado en laboratorio conserva sus propiedades después del trasplante en modelos animales. El equipo espera trasladar el trabajo a un ensayo clínico en los próximos dos o tres años.
La investigación fue apoyada por subvenciones de los Institutos Canadienses de Investigación en Salud, la Fundación del Cáncer de Alberta, la Fundación Canadiense para la Innovación, la Fundación del Hospital Universitario, el Consejo de Investigación de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá y el Fondo de Asistencia Caritativa para Empleados Cívicos de Edmonton.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por la Facultad de Medicina y Odontología de la Universidad de Alberta . Original escrito por Ross Neitz. Nota: El contenido puede editarse por estilo y longitud.
Referencia:
Xiaoyi Lan, Yan Liang, Esra J. N. Erkut, Melanie Kunze, Aillette Mulet‐Sierra, Tianxing Gong, Martin Osswald, Khalid Ansari, Hadi Seikaly, Yaman Boluk, Adetola B. Adesida. Bioprinting of human nasoseptal chondrocytes‐laden collagen hydrogel for cartilage tissue engineering. The FASEB Journal, 2021; 35 (3) DOI: 10.1096/fj.202002081R
