Biomagune crea arterias 'made in Donostia' en impresora 3D

¿Por qué en tres dimensiones? «En la naturaleza las células no se encuentran en dos dimensiones, sino que están rodeadas de múltiples tejidos con diferentes funciones. Ahora, nosotros intentamos construir todas esas capas empleando impresoras tridimensionales, para poder avanzar en la investigación de las enfermedades. Para ello, imprimimos las estructuras capa a capa, para conseguir la estructura celular deseada», afirma la investigadora.

Jimenez de Aberasturi puntualiza que las arterias que imprimen no tienen como finalidad ser implantadas en seres humanos, sino facilitar el conocimiento de enfermedades y su tratamiento. «En uno de los proyectos en los que actualmente trabajamos estamos completando todas las capas celulares de una arteria en 3D. Se trata de una arteria cilíndrica, estimulada para conseguir las pulsaciones propias de una arteria real», explica la investigadora. «La arteria tiene varias capas. La más externa es elástica, tiene una pulsación de lo que sería el flujo sanguíneo del corazón o del bombeo. Ahí es donde incorporaríamos las partículas, en este caso plasmáticas, que se calientan muy localmente y se enfrían. Si tienes un polímero que responde a la temperatura, puedes hacer esa contracción. Dentro tendrías las células con su matriz de músculo liso y más externamente unas células endoteliales, que serían como en la vida real. Muchas enfermedades se pueden entender por la comunicación entre estas capas, por los flujos sanguíneos entre ellas», dice.

El uso de material celular hace posible que se empleen células de un paciente en la impresión de una arteria, lo que posibilitaría probar nuevos tratamientos personalizados. «Si tú tienes células específicas, podrías aplicarle un fármaco concreto y ver cómo reacciona. Si no reacciona, coges otro y otro, hasta que lo haga, y así se puede trasladar eso al paciente. Antes se hacía todo con modelos animales y nos hemos dado cuenta de que ningún animal simula exactamente esa enfermedad como la que tendríamos los humanos. Necesitamos modelos más realistas de células humanas para poder entender y hacer tratamientos mejores», afirma la investigadora Ikerbasque.

El nuevo grupo trabaja en colaboración con el grupo Biomarcadores Moleculares y Funcionales de Biomagune, dirigido por Jesús Ruiz Cabello, para crear diferentes flujos o dinámicas de fluidos y estudiar el efecto que tienen en las células del modelo mediante imagen por resonancia magnética. El grupo también trabaja en la representación de membranas alveolares (las membranas de las concavidades situadas al final de los bronquios, en las que se realiza el intercambio de oxígeno con la sangre), y está intentando representar las pulsaciones que suceden en dichos alvéolos cuando se respira.

«Estos modelos se pueden emplear para avanzar en el entendimiento de diferentes enfermedades cardiovasculares o cardiopulmonares. Por ejemplo, los modelos arteriales conseguidos pueden emplearse para entender mejor la arteriosclerosis, una enfermedad con muchas incógnitas. O se pueden utilizar para probar nuevos fármacos», explica Jimenez de Aberasturi. La investigadora también ha trabajado con el profesor Luis Liz Marzan para hacer tumores de cáncer de mama como soporte para las células. «Se pueden imprimir minitumores con diferentes tipos celulares».

Para imprimir una arteria se tarda alrededor de un minuto. Este paso es fácil porque a esas alturas ya está mecanizado. Lo complicado es encontrar el material adecuado. «Eso lleva mucho tiempo y es en lo que estamos trabajando. Buscamos los materiales más idóneos para que contengan todo, tanto la pulsación como la estructura, que las células estén en la confluencia ideal, que sea poroso para que les lleguen los nutrientes... Estamos en pleno desarrollo de los materiales», asegura Jimenez de Aberasturi. «Llevamos dos años con el proyecto y hemos hecho cantidad de pruebas a ciegas, empezando de cero y añadiendo una pequeña mejora. No es que no funcionen, es que no son ideales. Muchas veces la arteria que has hecho colapsa o las células no se expanden. Eso nos ha pasado mucho, que tienes una estructura superchula pero vas al microscopio de fluorescencia y de repente las células son una bolita cuando en la realidad no están así, están expandidas».

La investigadora de Biomagune compara su trabajo con una noria que nunca descansa. «En la investigación siempre subes y bajas. Un día estás contenta y arriba y otro abajo porque algo no ha funcionado. De repente al día siguiente descubres otra cosa y ya estás arriba otra vez. Es como una noria. Nosotros funcionamos a base de desengaños, hay que aprender de los errores».