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Biomedicina

Órganos cíborg

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Investigadores de Princeton han construido un oído biónico con electrónica integrada usando una impresora 3D.

  • por Susan Young | traducido por Francisco Reyes (Opinno)
  • 14 Agosto, 2013

Los órganos hechos en laboratorio, al margen de ser una opción para aquellos pacientes que los necesiten, podrían servir para mucho más: con la combinación adecuada de biología y ciencia de los materiales, incluso podrían dotar a las personas de habilidades sobrehumanas. 

Así es como ven los investigadores de la Universidad de Princeton (EE.UU.) el futuro de la ingeniería de tejidos, y creen la impresión en 3D es el camino a seguir. Michael McAlpine y varios miembros de su laboratorio informaron recientemente de que una impresora 3D podría construir un oído biónico capaz de detectar frecuencias un millón de veces más altas que el rango normal de audición.

El oído demuestra cómo la impresión en 3D puede unir sin problemas la electrónica y los tejidos biológicos. Normalmente, estos materiales no se mezclan bien, ya que uno es rígido y se fractura fácilmente, mientras que el otro es suave y flexible. Pero con la impresión en 3D, los dos pueden fabricarse juntos, asegura McAlpine. "Es una forma de entrelazarlo todo naturalmente en un formato tridimensional", señala. Esto podría ayudar a los investigadores a crear tejidos corporales con dispositivos integrados que puedan supervisar la salud, o incluso construir órganos cíborg que aumenten los sentidos convencionales.

El equipo comenzó con un oído porque es difícil recrear su forma con la ingeniería de tejidos tradicional. Además, gran parte de la oreja es cartílago, que carece de vasos sanguíneos, y a los ingenieros de tejidos por ahora no se les han dado bien estas estructuras.

Para construir el órgano biónico, la impresora es guiada por un modelo de ordenador de una oreja a la que el equipo añadió el modelo de una bobina de electrodo interna. Capa por capa, la máquina alterna entre tres 'tintas': una mezcla de células formadoras de cartílago bovino suspendidas en una espesa sustancia viscosa de hidrogel, silicona para recubrir los electrodos en forma de cóclea, y una suspensión de nanopartículas de plata. Las nanopartículas de plata se envasan firmemente, de modo que la bobina en forma de cóclea pueda conducir la electricidad. "Actúa como un metal, pero puesto que se trata de nanopartículas, puedes imprimirlas de un modo en que no podrías imprimir normalmente un metal", señala McAlpine.

La impresión tarda aproximadamente cuatro horas. A continuación, el oído se baña en un caldo rico en nutrientes para que las células puedan crecer, producir colágeno y otras moléculas, y sustituir su entorno original con cartílago.

Gracias a su bobina completamente integrada, el oído biónico puede detectar y transmitir señales de radio, aunque no ondas sonoras. McAlpine señala que se podría añadir funcionalidad a los modelos futuros mediante la integración de materiales piezoeléctricos, que convierten la energía mecánica en energía eléctrica. Algún día estos dispositivos podrían ayudar a una persona a oír a través del mismo mecanismo que se utiliza para conectar los implantes cocleares, o quizás proporcionar un sexto sentido de recepción electromagnética.

Lo siguiente que quiere hacer McAlpine es ampliar la gama de objetos que puede producir una impresora 3D. "Existen dificultades importantes", afirma. Pero con impresoras de mayor resolución, cree que su equipo será capaz de lanzar productos electrónicos de gama más alta.

Además de crear tejidos biológicos para incorporar materiales con propiedades excepcionales, la impresión en 3D podría tratar de solucionar un reto de la ingeniería de tejidos: cultivar órganos con vasos sanguíneos. "Las redes vasculares tienen una geometría muy complicada", asegura McAlpine. Este tipo de descubrimiento sería clave para la impresión de órganos que contengan vasos sanguíneos, como por ejemplo hígados, riñones y corazones.

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