Desarrollo de fármacos con andamios bioelectrónicos – Otro caso de uso para la impresión 3D

El sector de la fabricación aditiva sigue mostrando un potencial casi ilimitado. Las innovaciones han llevado a las impresoras 3D desde la creación de figuritas personalizadas hasta la impresión de barrios enteros, dispositivos electrónicos funcionales e incluso órganos humanos. Ahora, investigadores de la Washington University en St. Louis han desarrollado un método novedoso para imprimir en 3D andamios bioelectrónicos diseñados para apoyar la formación de tejido. Aunque esta tecnología aún no permite la impresión directa de órganos completamente funcionales, representa un paso significativo hacia la mejora del tejido ingenierizado para aplicaciones médicas.

Métodos tradicionales de desarrollo de tejido

La mayoría de la gente no sabe que el desarrollo de tejido es un proceso crucial para la prueba de fármacos y otras prácticas médicas vitales. Los investigadores utilizan andamios naturales o artificiales que soportan una variedad de células, incluidas células primarias, células madre y líneas celulares inmortalizadas, para crear tejido vivo para pruebas de fármacos y otros propósitos.

El andamio permite que las células crezcan y se desarrollen. El objetivo es recrear la fisiología humana, permitiendo la prueba y el monitoreo de tratamientos en células vivas. Por ejemplo, los investigadores podrían usar estos andamios para crear modelos de tejido para pruebas de fármacos, mejorando potencialmente nuestra comprensión de cómo los medicamentos interactúan con los sistemas biológicos.

Bioelectrónica

El campo de la bioelectrónica se centra en integrar propiedades electrónicas con sistemas biológicos. La investigación de la Washington University aprovecha este concepto desarrollando andamios impresos en 3D que soportan la formación de tejido mientras mantienen la conductividad eléctrica, lo que podría ser útil en el desarrollo de fármacos y la medicina regenerativa. Estos dispositivos ofrecen mayor flexibilidad en cuanto a aplicaciones y capacidades.

Curiosamente, el concepto de bioelectrónica es una teoría centenaria que gira en torno al uso de estímulos electrónicos para tratar dolencias. En la antigüedad, había culturas como la egipcia que utilizaban animales eléctricos, como los peces, para ayudar a reducir el dolor y la inflamación.

En el siglo XVII, la electroterapia era una práctica médica viable en toda Europa. Para el siglo XIX, los humanos aprendieron a generar y aprovechar la electricidad de forma independiente, eliminando la necesidad de utilizar animales que producían electricidad de forma natural. Hoy en día, la tecnología bioelectrónica se usa ampliamente por diversas razones.

Desventajas de la bioelectrónica

Actualmente, el mercado de la bioelectrónica está limitado porque la mayoría del material conductor es rígido. Esta rigidez ha reducido su capacidad de uso en ciertos escenarios donde sus restricciones fisiológicas podrían causar efectos adversos. Afortunadamente, este escenario podría estar a punto de cambiar.

Estudio de andamios bioelectrónicos

Un estudio¹ publicado en la revista Advanced Materials Technologies titulado “3D Printed Bioelectronic Scaffolds with Soft Tissue-Like Stiffness” introduce un nuevo método de impresión 3D que puede producir andamios bioelectrónicos confiables. Estos andamios bioelectrónicos impresos en 3D proporcionan el entorno ideal para el crecimiento de células y tejido según los investigadores.

PEDOT: PSS,

El estudio profundiza en el uso de un nuevo material llamado PEDOT: PSS (Poli (3,4-etilenodioxitiofeno): poli (estireno sulfonato)) como estructura del andamio. Curiosamente, está construido en una estructura tipo celosía diseñada para ayudar a soportar las células. Notablemente, este andamio está inmerso en un gel a base de agua como parte del proceso.

Este gel tiene muchos poros que varían de 150 a 300 micrómetros de tamaño. A simple vista, el andamio parece puntos oscuros de 6 mm de ancho que no sirven de mucho. Sin embargo, estos poros son componentes críticos que ayudan a promover un crecimiento celular saludable.

Los poros ayudan a determinar factores clave como la velocidad y la dirección en que el cultivo celular se desarrollará. También juegan un papel en cómo cada célula interactuará y se multiplicará. Esta flexibilidad permite a los investigadores afinar sus creaciones con especificaciones exactas. Incluso pueden ajustar pequeños detalles como el ángulo de los poros para alterar todo el diseño de la cuadrícula de soporte.

Resultados de pruebas de andamios bioelectrónicos

Los ingenieros descubrieron que su andamio se mantuvo excelentemente en comparación con los métodos tradicionales. Encontraron que el uso de PEDOT: PSS brinda múltiples beneficios, incluida la estabilidad y las capacidades conductoras. Esta característica permite la creación de sistemas electrónicos hidratados.
Este estilo de electrónica existe dentro de un marco viviente. Podrían, algún día, ser cruciales en el proceso de tratamiento de lesiones graves y más. El factor clave es que el marco sobresalió en mantener la biestabilidad. Pruebas adicionales demostraron que las células mostraron alta morfología y proliferación, convirtiéndolo en el microambiente ideal para el crecimiento.

Beneficios de los andamios bioelectrónicos

Existe una larga lista de beneficios que este estudio aporta al mercado. Por un lado, su flexibilidad significa que la tecnología permitirá a los investigadores crear nuevos métodos de prueba de tejido y electrónica. Estos ensayos innovadores podrían conducir a importantes avances médicos.

Más rápido

El enfoque de impresión 3D permite a los investigadores diseñar con precisión estructuras de andamios, potencialmente agilizando aspectos de la ingeniería de tejidos. Sin embargo, el proceso global de crecimiento del tejido aún requiere tiempo para que las células se desarrollen e integren dentro del andamio. En el pasado, las muestras cultivadas en laboratorio podían tardar semanas en completarse y madurar. Además, son laboriosas de obtener o crear de forma individual. Este nuevo método de impresión 3D mejora la eficiencia, elimina residuos y ofrece tiempos de impresión mucho más rápidos.

Flexibilidad

Uno de los principales beneficios de esta investigación es su flexibilidad. El equipo señaló que podían alterar muchos aspectos del desarrollo celular simplemente cambiando el tamaño y la ubicación del andamio entre sí. Esta flexibilidad permitirá a los ingenieros crear el tipo exacto de tejido necesario para asegurar que sus últimos tratamientos sigan siendo eficaces.

Disponibilidad

Otro beneficio importante de esta investigación es el hecho de que el tejido impreso en 3D es mucho más accesible que las muestras cultivadas tradicionalmente en laboratorio. Permitir a los fabricantes de fármacos imprimir tejido fácilmente resultará en inspecciones de fármacos más rápidas y exhaustivas. En el futuro, este estilo de impresora 3D podría encontrarse en su centro de salud local, donde podría desempeñar varios roles en su proceso de tratamiento.

Aplicaciones de los andamios bioelectrónicos

Existe una larga lista de aplicaciones potenciales para esta tecnología. Podría llegar el día en que estas estructuras se utilicen para apoyar la reparación de tejido humano o implantes. Es ideal para este escenario porque puede crearse rápidamente, personalizarse según los requisitos de los pacientes y soportar integraciones electrónicas y de sensores directas.

La capacidad de imprimir en 3D implantes, marcapasos y otras tecnologías inteligentes seguramente cambiará el mercado. En el futuro, esta tecnología producirá dispositivos más ligeros, rápidos y resistentes que imiten mejor el tejido cutáneo. Estos dispositivos estarán cargados con sensores que proporcionarán información valiosa sobre cada aspecto de su salud.

Además, esta investigación conducirá a estudios más profundos sobre la actividad celular, desbloqueando nuevos vínculos biofísicos que los ingenieros nunca sospecharon. Como tal, los ingenieros pueden usar esta tecnología para garantizar que los nuevos fármacos reciban el nivel más alto de pruebas antes de su aprobación, reduciendo el riesgo de mala praxis y lesiones.

Investigadores de los andamios bioelectrónicos

La investigación sobre andamios bioelectrónicos fue liderada por Alexandra Rutz y Somtochukwu Okafor de la Washington University en St. Louis. Desde la publicación de sus hallazgos, el equipo ha solicitado una patente sobre su andamiaje bioelectrónico. Ahora, el grupo busca ampliar las pruebas para demostrar la resistencia de estos andamios en entornos reales y como una política de tratamiento viable.

Principales empresas biotecnológicas

El campo de la bioelectrónica está en auge. La inteligencia artificial y otras tecnologías continúan impulsando esta industria hacia resultados innovadores. Hoy, la biotecnología sigue remodelando el mundo en el que vivimos. Aquí hay una empresa que ha sido pionera en el mercado biotecnológico a través de sus ofertas y productos únicos.

Vertex Pharmaceuticals

Vertex Pharmaceutical (VRTX ) entró al mercado en 19898. Fue fundada por  Joshua Boger y Kevin J. Kinsella para ayudar a los profesionales médicos a encontrar procesos de tratamiento mejores para enfermedades graves.

Desde su lanzamiento, la compañía ha logrado obtener la aprobación de la FDA para varios fármacos como Kalydeco, Orkambi, Symdeko y Trikafta/Kaftrio, diseñados para combatir enfermedades celulares como la fibrosis quística. Como tal, la empresa continúa siendo pionera en nuevas soluciones biotecnológicas en el mercado.

 

Vertex Pharmaceuticals introdujo recientemente terapias de edición genética para la beta‑talasemia y la enfermedad de células falciformes, demostrando el papel vital que desempeñan en la innovación del mercado. Este lanzamiento muestra la trayectoria de la compañía hacia la solución de muchos de los problemas de salud más apremiantes del mundo.

Aquellos que buscan una acción biotecnológica confiable y bien establecida deberían considerar VRTX. Los analistas consideran a VRTX como una fuerte “HOLD” para los operadores debido a los proyectos innovadores y la posición de mercado de la compañía. Además, tiene una reputación consolidada y estaría entre las primeras empresas en beneficiarse de futuros avances biotecnológicos.

Andamios bioelectrónicos  un futuro brillante

La introducción de una forma más barata y fiable de construir estructuras celulares tendrá un efecto profundo en la medicina y otras industrias. Cuanto más rápido se prueben los nuevos tratamientos, mejor será para todos. Por ahora, el futuro del crecimiento celular y la investigación médica parece estar al borde de importantes descubrimientos gracias a la investigación innovadora demostrada por este equipo.

Puede obtener más información sobre la emocionante tecnología de impresión 3D Aquí.

Referencia del estudio:

^{1. Okafor, S. S., Park, J., Liu, T., Goestenkors, A. P., Alvarez, R. M., Semar, B. A., Yu, J. S., O’Hare, C. P., Montgomery, S. K., Friedman, L. C., & Rutz, A. L. (2025). Andamios bioelectrónicos impresos en 3D con rigidez similar al tejido blando. Advanced Materials Technologies. https://doi.org/10.1002/admt.202401528}