Si alguna vez ha intentado envolver un regalo de forma extraña como un oso de peluche, puede apreciar el desafío al que se enfrentan los cirujanos cuando injertan piel artificial en una parte del cuerpo lesionada. Al igual que el papel de envolver, la piel artificial viene en piezas planas, lo que puede resultar difícil y llevar mucho tiempo unir alrededor de una parte del cuerpo de forma irregular.
Los bioingenieros de la Universidad de Columbia parecen haber resuelto este problema al idear una forma de hacer crecer la piel artificial en formas tridimensionales complejas, lo que hace posible construir, por ejemplo, un «guante» sin costuras de células de la piel que se puede deslizar fácilmente en una mano severamente quemada. El desarrollador principal de está investigción es Hasan Erbil Abaci, PhD, profesor asistente de dermatología en la Facultad de Médicos y Cirujanos Vagelos de la Universidad de Columbia. Él y otros investigadores informaron sus hallazgos en un artículo publicado el pasado 27 de enero en Science Advances.
El estudio actual también reveló que los injertos 3D continuos tienen mejores propiedades mecánicas y funcionales que los injertos ensamblados convencionales.
El proceso de creación de nuevos injertos de piel comienza con un escaneo láser 3D de la estructura objetivo, como una mano humana. A continuación, se elabora un modelo hueco y permeable de la mano utilizando diseño asistido por computadora e impresión 3D. Luego, el exterior del modelo se siembra con fibroblastos de piel, que generan el tejido conectivo de la piel y colágeno (una proteína estructural). Finalmente, el exterior del molde se cubre con una mezcla de queratinocitos (células que comprenden la mayor parte de la capa externa de la piel o epidermis) y el interior se perfunde con medios de crecimiento, que sostienen y nutren el injerto en desarrollo.
Excepto por el andamio 3D, los investigadores emplearon los mismos procedimientos que se usan para hacer piel plana diseñada y todo el proceso tomó el mismo tiempo, unas tres semanas.
En una primera prueba de la piel diseñada en 3D, se injertaron con éxito construcciones compuestas de células de piel humana en las patas traseras de ratones. Cuatro semanas más tarde, los injertos se habían integrado por completo con la piel circundante del ratón y los ratones recuperaron todas las funciones de la extremidad.
La piel del ratón se cura de manera diferente a la piel humana, por lo que los investigadores planean probar los injertos en animales más grandes con una biología de la piel que se asemeje más a la de los humanos. Es probable que falten años para los ensayos clínicos en humanos.
Los injertos 3D son el primer rediseño importante de los injertos de piel diseñados desde que se introdujeron por primera vez a principios de la década de 1980.
Abaci y su equipo se dieron cuenta de que podían hacer injertos más realistas cuando las impresoras 3D estuvieron disponibles y pudieron crear los andamios tridimensionales necesarios para hacer la piel diseñada.
En el futuro, Abaci prevé que los injertos podrían hacerse a medida a partir de las propias células del paciente. Con solo una muestra de piel de 4X4 mm, se pueden cultivar y multiplicar suficientes células para crear suficiente piel para cubrir una mano humana.
