Los bioink de celulosa están impulsando los sistemas de liberación de fármacos 3D

En medicina, los productos naturales forman parte de la farmacopea desde los albores de la civilización, y las plantas servían a menudo de base para tratamientos eficaces antes de la invención de los fármacos químicos.

Una ventaja de usar compuestos biológicos es que tienden a interactuar bien con el cuerpo del paciente. Por eso, durante mucho tiempo, materiales como la madera o el marfil se utilizaron para algunas prótesis.

En la época moderna, los investigadores están explorando el potencial de los biomateriales para reemplazar los polímeros derivados del petróleo en aplicaciones médicas.

Una publicación reciente de investigadores de la Universidad Gomal (Pakistán) y la Universidad de Jiangsu (China) está explorando cómo la celulosa, una de las moléculas que componen la madera, podría usarse junto con la impresión 3D para crear bioink que podrían emplearse para la administración de fármacos, la impresión 3D de tejidos blandos y la cicatrización de heridas.

Publicaron sus resultados en la revista Next Materials¹, con el título «From biomass to biofabrication: The role of cellulose in sustainable 3D-printed drug delivery system and tissue regeneration».

Celulosa como el biomaterial sostenible definitivo

Aunque los árboles producen celulosa en cantidades especialmente grandes para formar los elementos estructurales de la madera, este compuesto está presente en casi todas las plantas. Por ello es extremadamente sostenible: se produce literalmente mediante la fotosíntesis a partir del aire (CO2), agua y luz solar. También resulta muy barata, como demuestra el bajo costo del papel fabricado en masa con fibras de celulosa. Además, la celulosa es biocompatible y biodegradable.

Un polímero de glucosa, la celulosa, también puede imprimirse en 3D, lo que abre el camino a muchas nuevas aplicaciones en el campo médico.

Fuente: ScienceFacts

En este estudio, los investigadores exploran el potencial de la celulosa impresa en 3D para muchas aplicaciones:

• Sistemas de administración de fármacos personalizados.
• Ingeniería de tejidos para nuevas formas de reparar órganos y tejidos dañados.
• Evaluar un fármaco en modelos de tejido artificial impreso en 3D que replican el entorno in vivo.

Para ello, revisaron artículos científicos publicados entre 2015 y 2025 que combinaban palabras clave como «celulosa», «nanocelulosa», «celulosa bacteriana», «bioimpresión 3D», «biotintas», «administración de fármacos», «ingeniería de tejidos», «hidrogeles» y «biomateriales sensibles a estímulos».

Convertir la celulosa en un biomaterial médico

Manipulación de cristales de celulosa

La celulosa puede existir en dos formas, y la mayoría de los materiales de celulosa contienen una mezcla de ambas formas moleculares:

• Cristalina, que tiene mayor estabilidad y resistencia mecánica.
• Amorfa, que está menos estructurada, lo que facilita las interacciones con otras moléculas.

Según el efecto que se busque, ambas formas de celulosa pueden ser útiles en aplicaciones médicas.

Dependiendo del efecto deseado, ambas formas de celulosa pueden ser útiles para aplicaciones médicas.

La celulosa cristalina más estable muestra tasas de biodegradación más lentas in vivo, lo que es útil para aplicaciones que requieren integridad mecánica a largo plazo, como andamios de ingeniería de tejidos, apósitos para heridas y sistemas de liberación sostenida de fármacos.

La celulosa amorfa puede ser más accesible al ataque enzimático y a la absorción de humedad, lo que conduce a una degradación más rápida y a una mayor bioabsorción para la remodelación tisular.

Fuente: Next Materials

Esto hace que la preparación de la estructura de celulosa según las necesidades específicas de una aplicación sea una parte esencial de cualquier proceso que busque usarla con fines médicos.

“Ajustar la química y la microestructura de la celulosa es esencial para optimizar la estabilidad del andamio, las interacciones celulares, los perfiles de liberación terapéutica y el rendimiento general de la biofabricación en aplicaciones de ingeniería de tejidos y medicina regenerativa.”

Derivados basados en celulosa

Además de la celulosa pura, otros compuestos derivados de ella también tienen potencial médico. Entre ellos se encuentran la carboximetilcelulosa (CMC), la hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC), la celulosa microcristalina (MCC) y la nanocelulosa:

• La CMC se utiliza como ingrediente estabilizante y espesante en composiciones de medicamentos.
• La HPMC se usa para crear formulaciones de liberación controlada que entregan lentamente los fármacos al paciente.
• La MCC es conocida por sus excelentes cualidades de relleno, desintegración y unión en la formulación de tabletas farmacéuticas.
• La nanocelulosa es un material nuevo y valioso para aplicaciones de ingeniería de tejidos y administración de fármacos gracias a su mayor superficie.

En cualquier caso, la celulosa bacteriana suele preferirse sobre la celulosa de origen vegetal debido a su alta pureza, resistencia mecánica, retención de agua y biocompatibilidad. Puede usarse como andamio para la bioimpresión 3D de tejidos duros y blandos, desde la piel hasta el músculo cardíaco, ya que su estructura microscópica imita las estructuras nanofibrilares de la matriz extracelular que sustentan la regeneración tisular.

Fuente: Next Materials

Celulosa en la bioimpresión 3D

Métodos de bioimpresión

La bioimpresión de celulosa y tejidos con un armazón de celulosa puede realizarse mediante diversos métodos, cada uno más adecuado para un tipo específico de celulosa.

Por ejemplo, los bioink ricos en CNF son particularmente compatibles con la bioimpresión basada en extrusión. En contraste, la bioimpresión por inyección de tinta necesita optimizar la viscosidad para trabajar con bioink de celulosa.

Fuente: Next Materials

La celulosa tampoco necesita ser el único ingrediente en los bioink basados en celulosa. Otros biomateriales pueden formar parte de la mezcla para aumentar la supervivencia de las células incorporadas en el bioink.

“Añadir nanocristales de celulosa a los bioink basados en gelatina y alginato mejoró sus cualidades mecánicas y aumentó la viabilidad celular, haciendo que estas mezclas sean apropiadas para una variedad de usos en ingeniería de tejidos.”

Aplicaciones de los bioink de celulosa

Gracias a su estructura ajustable, la celulosa puede ser una excelente solución para personalizar la velocidad y duración de la liberación de fármacos.

“Los desarrollos recientes en métodos de procesamiento, como la impresión 3D y el electrospinning, han creado nuevas oportunidades para crear dispositivos de liberación de fármacos basados en celulosa con cualidades mecánicas mejoradas y perfiles de liberación ajustables.”

Para la ingeniería de tejidos, la celulosa crea un valioso andamio sobre el cual las células pueden adherirse, crecer y formar nuevos tejidos sanos, ya que su naturaleza porosa permite el intercambio de nutrientes y desechos mientras fomenta la adhesión y proliferación celular.

Por ejemplo, la celulosa puede usarse para simular la matriz extracelular en andamios de piel y cartílago, proporcionando una plataforma para la integración tisular y la infiltración celular. También puede emplearse en la producción de tejidos artificiales a partir de células cultivadas en laboratorio.

Este método puede ampliarse a la producción de “modelos órgano-en-chip”, una plataforma para pruebas de fármacos que replica in vitro el funcionamiento de órganos humanos.

Otra aplicación es la cicatrización de heridas. Cuando se mezcla con óxido de grafeno, la celulosa muestra notables cualidades antibacterianas. Junto con la capacidad de andamio que mejora la migración y proliferación celular, esto significa que los bioink de celulosa pueden ayudar a la regeneración tisular, especialmente para la piel.

Fuente: Next Materials

Mejoras futuras

Entre las mejoras futuras se encuentra el uso de la celulosa como material de armazón más duradero, junto con una «plantilla de sacrificio».

“Los materiales sacrificiales como la gelatina, Pluronic F127 o el vidrio de carbohidratos se co-imprimen junto con bioink que contienen celulosa y posteriormente se eliminan mediante cambios de temperatura, disolución o procesos de lavado. Estas arquitecturas porosas diseñadas mejoran significativamente la supervivencia celular, la maduración tisular y la vascularización en constructos bioimpresos gruesos.”

Un factor clave para escalar cualquier método de bioimpresión 3D que utilice bioink de celulosa será también la creación de un suministro grande y constante de celulosa que cumpla con requisitos de purificación predecibles y estables, aborde los desafíos de esterilización y mantenga la composición microscópica y la uniformidad.

Invertir en bioimpresión

3D Systems

DDD Gráfico de precios

3D Systems (DDD ) es un líder en la impresión 3D, con más de 1.000 patentes y la capacidad de imprimir en 3D 130 materiales, produciendo más de un millón de piezas al día. Es una de las mayores empresas de impresión 3D del mundo junto a Nano Dimension (NNDM ) después de un período de consolidación para la industria.

3D Systems se adelantó a la bioimpresión en 2017 con una colaboración de investigación con United Therapeutics (UTHR ) (UTHR) para órganos y tejidos impresos en 3D. Y anunció una colaboración con CollPlant Biotechnologies (CLGN) en 2020 (CLGN ) y la adquisición de fabricante de bio-ink Allevia en 2021.

La actividad de bioimpresión va junto con la impresión 3D de implantes para cirugías, con un total acumulado de 3.000.000 de dispositivos médicos de componentes en serie producidos, así como dentaduras personalizadas.

A finales de 2025, el segmento de salud representó casi la mitad de los ingresos de la empresa. La otra parte está impulsada principalmente por aplicaciones industriales, con un enfoque en la impresión 3D de metales, especialmente en el sector aeroespacial, con un total de 95,5 M $ en el primer trimestre de 2026.

Gracias al EBITDA positivo a principios de 2026, 3D Systems es probablemente una de las acciones de impresión 3D “más seguras”, como líder en el sector del floreciente segmento de impresión 3D de metales y ya firmemente establecida en el segmento de salud, con potencial para que los bioink y la impresión 3D crezcan hasta convertirse en un tercer centro de beneficios.

Estudio Referenciado

^{1 . Asma Ashgar, et al. From biomass to biofabrication: The role of cellulose in sustainable 3D-printed drug delivery systems and tissue regeneration. Next Materials. Volumen 13, octubre D2026, 102601. https://doi.org/10.1016/j.nxmate.2026.102601}