How to 3D print human tissue - Taneka Jones

Traductor: Florencia Bracamonte Revisor: María Julia Galles

There are currently hundreds of thousands of people on transplant lists,

Actualmente, hay cientos de miles de personas en las listas de trasplantes,

waiting for critical organs like kidneys, hearts, and livers

que esperan órganos esenciales como un riñón, corazón o hígado

that could save their lives.

que podrían salvarles la vida.

Unfortunately,

Desafortunadamente,

there aren’t nearly enough donor organs available to fill that demand.

no hay suficientes donadores de órganos para cubrir esa demanda.

What if instead of waiting,

¿Y si en lugar de esperar

we could create brand-new, customized organs from scratch?

pudiésemos crear desde cero órganos nuevos y personalizados?

That’s the idea behind bioprinting,

La bioimpresión tiene ese objetivo.

a branch of regenerative medicine currently under development.

Se trata de un área de la medicina regenerativa actualmente en desarrollo.

We’re not able to print complex organs just yet,

Aún no podemos imprimir órganos complejos,

but simpler tissues including blood vessels and tubes

pero los tejidos más sencillos, como la sangre, los vasos y los tubos,

responsible for nutrient and waste exchange

responsables de la nutrición e intercambio de desechos,

are already in our grasp.

ya están a nuestro alcance.

Bioprinting is a biological cousin of 3-D printing,

La bioimpresión es un pariente cercano de la impresión 3D,

a technique that deposits layers of material on top of each other

una técnica que, a partir de capas superpuestas,

to construct a three-dimensional object one slice at a time.

permite crear un objeto tridimensional, capa tras capa.

Instead of starting with metal, plastic, or ceramic,

En lugar de emplear metal, plástico o cerámica

a 3-D printer for organs and tissues uses bioink:

la impresora 3D de órganos y tejidos usa biotinta:

a printable material that contains living cells.

un material de impresión que contiene células vivas.

The bulk of many bioinks are water-rich molecules called hydrogels.

Las biotintas contienen principalmente

moléculas ricas en agua, llamadas hidrogeles.

Mixed into those are millions of living cells

Mezcladas con ellas, hay millones de células vivas

as well as various chemicals that encourage cells to communicate and grow.

y también numerosos químicos

que incentivan el crecimiento y la comunicación de las células.

Some bioinks include a single type of cell,

Algunas biotintas contienen un único tipo de célula,

while others combine several different kinds to produce more complex structures.

en tanto otras combinan células diferentes para producir estructuras más complejas.

Let’s say you want to print a meniscus,

Supongamos que quieres imprimir un menisco, el cartílago de la rodilla

which is a piece of cartilage in the knee

that keeps the shinbone and thighbone from grinding against each other.

que evita que la tibia y el fémur se rocen uno contra el otro .

It’s made up of cells called chondrocytes,

Está compuesto por células denominadas condrocitos,

and you’ll need a healthy supply of them for your bioink.

y se necesita una gran cantidad de ellas para la biotinta.

These cells can come from donors whose cell lines are replicated in a lab.

Estas células pueden provenir de donantes

cuyas líneas celulares se replican en un laboratorio.

Or they might originate from a patient’s own tissue

O pueden originarse del propio tejido del paciente

to create a personalized meniscus less likely to be rejected by their body.

para crear un menisco personalizado

menos propenso a ser rechazado por el organismo.

There are several printing techniques,

Existen varias técnicas de impresión.

and the most popular is extrusion-based bioprinting.

La más popular de ellas es la bioimpresión a base de extrusión.

In this, bioink gets loaded into a printing chamber

En este caso, la biotinta se carga en una cámara de impresión

and pushed through a round nozzle attached to a printhead.

y se empuja a través de una boquilla redonda unida al cabezal de impresión.

It emerges from a nozzle that’s rarely wider than 400 microns in diameter,

Sale de una boquilla que mide 400 micrones de diámetro máximo,

and can produce a continuous filament

y puede producir un filamento continuo

roughly the thickness of a human fingernail.

del espesor de una uña humana, aproximadamente.

A computerized image or file guides the placement of the strands,

Una imagen o archivo computarizado indica la ubicación de las hebras,

either onto a flat surface or into a liquid bath

ya sea en una superficie plana o en un líquido

that’ll help hold the structure in place until it stabilizes.

que ayudará a mantener la estructura firme hasta que se estabilice.

These printers are fast, producing the meniscus in about half an hour,

Estas impresoras son rápidas y producen meniscos en aproximadamente media hora,

one thin strand at a time.

un hebra delgada tras otra.

After printing, some bioinks will stiffen immediately;

Luego de la impresión, algunas biotintas se endurecen de forma inmediata.

others need UV light or an additional chemical or physical process

Otras requieren de la luz UV o de procesos químicos o físicos adicionales

to stabilize the structure.

para estabilizar la estructura.

If the printing process is successful,

Si la impresión es exitosa, las células del tejido sintético

the cells in the synthetic tissue

will begin to behave the same way cells do in real tissue:

comenzarán a comportarse igual que las células en los tejidos reales,

signaling to each other, exchanging nutrients, and multiplying.

comunicándose entre sí, intercambiando nutrientes y multiplicándose.

We can already print relatively simple structures like this meniscus.

Ya es posible imprimir estructuras simples como los meniscos.

Bioprinted bladders have also been successfully implanted,

También se han implantado vejigas bioimpresas con éxito,

and printed tissue has promoted facial nerve regeneration in rats.

y el tejido impreso

ha promovido la regeneración de tejido facial nervioso en ratas.

Researchers have created lung tissue, skin, and cartilage,

Los investigadores han creado tejido pulmonar, piel y cartílagos,

as well as miniature, semi-functional versions of kidneys, livers, and hearts.

como así también riñones, hígados y corazones en miniatura y semifuncionales.

However, replicating the complex biochemical environment

Sin embargo, reproducir el complejo entorno bioquímico

of a major organ is a steep challenge.

de un órgano importante es un gran desafío.

Extrusion-based bioprinting may destroy

La bioimpresión a base de extrusión puede destruir un porcentaje significativo

a significant percentage of cells in the ink if the nozzle is too small,

de las células en la tinta si la boquilla es demasiado pequeña,

or if the printing pressure is too high.

o si la presión de la impresión es demasiado alta.

One of the most formidable challenges

Uno de los desafíos más formidables es la administración de oxígeno y nutrientes

is how to supply oxygen and nutrients to all the cells in a full-size organ.

a todas las células de un órgano de tamaño real.

That’s why the greatest successes so far

Esto explica por qué los éxitos más importantes hasta ahora

have been with structures that are flat or hollow—

se han dado en estructuras planas o huecas,

and why researchers are busy developing ways

y por qué los investigadores buscan desarrollar formas

to incorporate blood vessels into bioprinted tissue.

de incorporar vasos sanguíneos al tejido bioimpreso.

There’s tremendous potential to use bioprinting

La bioimpresión tiene un enorme potencial

to save lives and advance our understanding

para salvar vidas y mejorar nuestro entendimiento

of how our organs function in the first place.

de cómo funcionan los órganos.

And the technology opens up a dizzying array of possibilities,

Además, esta tecnología da lugar a una gran cantidad de posibilidades,

such as printing tissues with embedded electronics.

como la impresión de tejidos con componentes electrónicos incorporados.

Could we one day engineer organs that exceed current human capability,

¿Podríamos algún día fabricar órganos que superen las capacidades humanas,

or give ourselves features like unburnable skin?

o generar una piel inmune a las quemaduras?

How long might we extend human life by printing and replacing our organs?

¿Qué tanto podríamos extender la expectativa de vida

al imprimir y reemplazar los órganos?

And exactly who—and what—

¿Y exactamente quiénes, y qué,

will have access to this technology and its incredible output?

tendrán acceso a esta tecnología y a sus increíbles resultados?