El corazón-en-un-chip está impreso en 3D y lleva sensores integrados que proporcionan a los científicos datos para el estudio de la musculatura del corazón. Imagen: Universidad de Harvard.
Investigadores de la Universidad de Harvard han creado el primer órgano-en-un-chip (un corazón) totalmente impreso en 3D y con sensor integrado. El chip ha sido fabricado mediante un procedimiento totalmente automatizado y digital, que podría aplicarse al desarrollo de otros órganos-en-un-chip.
En general, estos chips son estructuras que imitan la estructura y función de los tejidos nativos de órganos reales del organismo, y podrían servir para el estudio de dichos órganos (sus enfermedades, por ejemplo), como una alternativa a la experimentación con animales.
Ventajas del nuevo sistema
El nuevo sistema permitiría fabricar órganos-en-un-chip de forma personalizada y rápida, y ayudaría a los investigadores a obtener datos fiables en estudios a corto y largo plazo.
"El nuevo enfoque permite programar la fabricación de órganos-en-un-chip y personalizar su diseño”, explica Johan Ulrik Lind, primer autor de un artículo sobre la investigación que aparece en Nature Materials.
La metodología abriría además nuevas vías para la ingeniería de tejidos in vitro, la toxicología y la investigación en detección de drogas, afirman los científicos, que previamente a este avance ya habían conseguido desarrollar sistemas microfisiológicos como estos, que imitaban la microarquitectura y las funciones de los pulmones, el corazón, la lengua y los intestinos.
En general, estos chips son estructuras que imitan la estructura y función de los tejidos nativos de órganos reales del organismo, y podrían servir para el estudio de dichos órganos (sus enfermedades, por ejemplo), como una alternativa a la experimentación con animales.
Ventajas del nuevo sistema
El nuevo sistema permitiría fabricar órganos-en-un-chip de forma personalizada y rápida, y ayudaría a los investigadores a obtener datos fiables en estudios a corto y largo plazo.
"El nuevo enfoque permite programar la fabricación de órganos-en-un-chip y personalizar su diseño”, explica Johan Ulrik Lind, primer autor de un artículo sobre la investigación que aparece en Nature Materials.
La metodología abriría además nuevas vías para la ingeniería de tejidos in vitro, la toxicología y la investigación en detección de drogas, afirman los científicos, que previamente a este avance ya habían conseguido desarrollar sistemas microfisiológicos como estos, que imitaban la microarquitectura y las funciones de los pulmones, el corazón, la lengua y los intestinos.
El papel de los sensores
En la actualidad, el proceso de fabricación y la recogida de datos para la fabricación de órganos-en-un-chip resulta caro y laborioso. Estos dispositivos se fabrican en salas asépticas mediante un proceso litográfico complejo, de muchos pasos; y la recogida de datos para poder fabricarlos requiere de cámaras de microscopía o de alta velocidad.
La fabricación digital afronta ambos retos. "Mediante el desarrollo de nuevas tintas de imprimir para la impresión en 3D de múltiples materiales, hemos sido capaces de automatizar el proceso de fabricación al tiempo que aumenta la complejidad de los dispositivos", explican los investigadores de Harvard.
En total se desarrollaron seis tintas diferentes que integraban sensores de tensión suaves dentro de la microarquitectura del tejido. En un procedimiento único, continuo, el equipo imprimió en 3D estos materiales en un dispositivo (el órgano-en-un-chip) con sensores integrados.
Los resultados obtenidos, demuestran que el método se puede utilizar para crear chips totalmente funcionales como instrumentos para la detección de drogas y el modelado de enfermedades, porque los sensores integrados en ellos recogen datos de forma continua sobre los tejidos que los componen.
En la actualidad, el proceso de fabricación y la recogida de datos para la fabricación de órganos-en-un-chip resulta caro y laborioso. Estos dispositivos se fabrican en salas asépticas mediante un proceso litográfico complejo, de muchos pasos; y la recogida de datos para poder fabricarlos requiere de cámaras de microscopía o de alta velocidad.
La fabricación digital afronta ambos retos. "Mediante el desarrollo de nuevas tintas de imprimir para la impresión en 3D de múltiples materiales, hemos sido capaces de automatizar el proceso de fabricación al tiempo que aumenta la complejidad de los dispositivos", explican los investigadores de Harvard.
En total se desarrollaron seis tintas diferentes que integraban sensores de tensión suaves dentro de la microarquitectura del tejido. En un procedimiento único, continuo, el equipo imprimió en 3D estos materiales en un dispositivo (el órgano-en-un-chip) con sensores integrados.
Los resultados obtenidos, demuestran que el método se puede utilizar para crear chips totalmente funcionales como instrumentos para la detección de drogas y el modelado de enfermedades, porque los sensores integrados en ellos recogen datos de forma continua sobre los tejidos que los componen.
Referencia bibliográfica:
Johan U. Lind, et al. Instrumented cardiac microphysiological devices via multimaterial three-dimensional printing. Natural Materials (2016). DOI: 10.1038/nmat4782.
Johan U. Lind, et al. Instrumented cardiac microphysiological devices via multimaterial three-dimensional printing. Natural Materials (2016). DOI: 10.1038/nmat4782.