Investigadores del Instituto de Tecnología de Rochester (RIT) han desarrollado una fórmula innovadora que podría revolucionar la producción de bio-tejidos.
Ahasan Habib y Christopher Lewis, ambos profesores del College of Engineering Technology del RIT, junto con los estudiantes de pregrado Riley Rohauer y Perrin Woods, han encontrado una solución a múltiples desafíos en la ingeniería de tejidos: la identificación de un medio en gel compatible para albergar células humanas y un dispositivo que pueda imprimir estas células delicadas de forma segura.
Las propiedades y características definitivas de los hidrogeles que han descubierto podrían ser útiles para el desarrollo de tejidos bioimpresos que imiten los tejidos del cerebro, el riñón y el corazón.
“Intentamos diseñar y preparar un material de reticulación dual. Queríamos asegurarnos de poder controlar las varias propiedades de las piezas impresas en 3D finales”, explicó Habib, experto en fabricación aditiva, específicamente en andamios bio-tisulares funcionales. “Necesitábamos encontrar un ‘punto óptimo’ donde pudiéramos extruir el material para obtener una estructura 3D definida, ya que estamos preparando bio-tinta –biomateriales más células– y queríamos estar seguros de no dañar las células en el proceso.”
El equipo encontró ese punto óptimo y logró:
- Desarrollar una fórmula que permita que las bioestructuras impresas en 3D, o andamios, mantengan su forma suave y flexible durante el proceso de impresión capa por capa.
- Asegurar que las diferentes recetas, denominadas caracterizaciones, de polímeros naturales y sintéticos se combinen eficazmente y que los biomateriales extruidos, o prensados, a través de una impresora 3D permanezcan viables.
- Construir una impresora 3D personalizada para extruir adecuadamente, o expulsar, biomateriales con capacidades de reticulación dual.
“Las células en el hidrogel se mueven a través de un tubo a microescala, una boquilla”, señaló Habib. “Nuestro gran objetivo es un sistema de reticulación dual. Si cambiamos la receta del material, ¿cómo se verá afectado reológicamente, física, química y mecánicamente para eventualmente realizar un tipo de impresión dual de bio-tintas?”
La reología se refiere a la física de las reacciones de los materiales cuando se aplican fuerzas, como la extrusión de los biomateriales a través de una impresora 3D. Los materiales bioimpresos, compuestos por tejido celular en un polímero natural o sintético, son necesarios para construir los andamios esenciales que imitan los tejidos humanos.
Las soluciones surgieron de un equipo de proyecto compuesto por estudiantes y profesores de ingeniería biomédica, mecánica y de fabricación de las dos facultades de ingeniería del RIT. Todos contribuyeron al diseño experimental, las técnicas de laboratorio y algunos elementos del artículo de investigación.
“Fue una gran curva de aprendizaje para mí”, dijo Rohauer, estudiante de tercer año de ingeniería biomédica de Guilderland, Nueva York. “Mientras aprendía a crear y caracterizar materiales, también aprendía técnicas científicas desde el principio.”
“Y a medida que me sentía más seguro, los datos mejoraban. Luego, Perrin entró en juego y la prueba de impresión corroboró lo que estábamos viendo con la estructura química. Se comportó de la misma manera en ‘la vida real’ que en la máquina. Fue una experiencia realmente genial para mí ver cómo pasaba de una aplicación a otra.”
Woods, estudiante de quinto año de tecnología de ingeniería mecatrónica, estuvo de acuerdo. “Encontramos el iniciador, el químico en el material que va a reticular por fotolink. El Dr. Habib tiene una visión realmente genial de hacia dónde se dirige esta tecnología, tanto en los aspectos materiales como de hardware. La ingeniería de tejidos aún es preliminar, y estos son los componentes básicos de un campo.”
Woods, de Ithaca, Nueva York, y que se graduará en mayo, construyó una bioimpresora personalizada que puede emitir luz ultravioleta mientras imprime in situ. La luz desencadena un proceso químico que puede convertir las bio-tintas, como la que desarrolló el equipo, en geles sólidos y estables.
Uno de los objetivos de este nuevo dispositivo de prueba era asegurar que el biomaterial se curara y reticulara, esencialmente mientras se imprime. A menudo, estos procesos se realizan por separado, y esta nueva técnica y nuevo dispositivo de impresión 3D hicieron posible la reticulación y proporcionan un avance para el desarrollo continuo de bio-tintas, así como para la prueba de otros tipos de tejidos impresos en 3D.
“Puedes imprimir objetos y tejidos en 3D con una impresora 3D típica, pero el material puede ser incorrecto. O puedes obtener el material correcto, pero es posible que no obtengas las geometrías correctas. Ahí es donde entran en juego nuestro laboratorio y nuestros materiales”, dijo Woods. “Podemos decir que la bioimpresión en un hidrogel puede acercarte a las soluciones de ingeniería de tejidos que necesitas.”
El trabajo se detalló en la edición de enero de la Journal of Functional Biomaterials. El equipo de investigación estuvo compuesto por estudiantes y profesores del RIT: Riley Rohauer, Kory Schimmelpfennig ’25 Ph.D. (ingeniería biomédica y química) y Perrin Woods; Ahasan Habib y Christopher Lewis; así como Rokeya Sarah (Keene State College) quien trabajó con el equipo como asistente de investigación de junio a agosto de 2025.
