Como cuentan los investigadores en el estudio que se acaba de publicar en Bioactive Materials, el logro conseguido es un paso fascinante hacia una cirugía desconocida hasta ahora. El equipo ha logrado, por primera vez en la historia, imprimir piel viva de varias capas directamente sobre lesiones importantes en ratas para reparar la piel sin cicatrices.
Sí, han impreso piel en 3D directamente en las áreas dañadas, e incluso cabello donde faltaba.
Como explican al inicio de su trabajo, existen áreas del cuerpo humano muy delicadas. Por ejemplo, la piel de la cabeza y la cara son vitales para proteger las estructuras subyacentes y como parte integral de nuestra identidad. Precisamente por ello, el daño de la piel causado por una lesión traumática o una cirugía pueden tener un impacto doble en las personas, afectando también a la confianza y la autoestima.
La cirugía plástica y reconstructiva lleva tiempo tratando de encontrar una fórmula que permita reparar ese daño sin apenas señales del proceso, pero incluso los injertos de piel son un enorme desafío que a menudo deja secuelas en forma de cicatrices o problemas derivados como la pérdida de cabello.
Es en este punto donde aparece el nuevo trabajo llevado a cabo por investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania (Penn State), quienes han sido los primeros en imprimir en 3D piel viva de espesor total (con potencial para el crecimiento del cabello) durante una cirugía en ratas, corrigiendo de inmediato un déficit significativo de piel en las cabezas de los animales.
Imagen: Kang et al.
Los científicos partieron de hechos conocidos, como que la piel tiene tres capas: la epidermis más externa (visible), la dermis media y la capa más profunda, la hipodermis. La hipodermis, compuesta de tejido conectivo y grasa, proporciona estructura y soporte protector sobre el cráneo. Las raíces de los folículos pilosos se extienden hasta la hipodermis, que es donde el cabello comienza a crecer. Según explica Ibrahim Ozbolat, autor principal del estudio:
La cirugía reconstructiva para corregir un traumatismo en la cara o la cabeza debido a una lesión o enfermedad suele ser imperfecta y produce cicatrices o pérdida permanente del cabello. Con este trabajo, demostramos piel bioimpresa de espesor total con potencial para hacer crecer pelo en ratas. Esto es un paso más hacia la posibilidad de lograr una reconstrucción de la cabeza y el rostro en humanos con un aspecto más natural y estéticamente más agradable.
La hipodermis está directamente involucrada en el proceso por el cual las células madre se vuelven grasas. Este proceso es fundamental para varios procesos vitales, incluida la cicatrización de heridas. También desempeña un papel en el ciclo de los folículos pilosos, específicamente para facilitar el crecimiento del cabello.
Al parecer, el equipo utilizó en un estudio anterior dos biotintas diferentes para imprimir en 3D tejidos duros y blandos simultáneamente para reparar agujeros en los cráneos y la piel de los roedores. En el nuevo trabajo, fueron un paso más. ¿Cómo? Primero con tejido graso (adiposo) de pacientes sometidos a cirugía, extrayendo la red de moléculas y proteínas (la matriz extracelular) que proporciona estructura y estabilidad al tejido.
Cuentan en el trabajo que el proceso formó un componente de la biotinta. El segundo componente fueron células madre extraídas del tejido adiposo. El tercero era una solución coagulante que contenía fibrinógeno, para ayudar a que los otros componentes se unieran al sitio de la lesión. Cada componente se cargó en compartimentos separados en la bioimpresora, y para identificar la mezcla perfecta, experimentaron con tres biotintas que contenían diferentes cantidades de matriz extracelular.
Veamos el vídeo del estudio donde se demuestra la técnica de bioimpresión 3D utilizada para imprimir directamente sobre las heridas en la cabeza de las ratas (aviso, en el vídeo sale sangre y es algo “fuerte” en caso de querer evitarlo):
Los tres compartimentos nos permiten coimprimir la mezcla de matriz y fibrinógeno junto con las células madre con un control preciso. Imprimimos directamente en el sitio de la lesión con el objetivo de formar la hipodermis, lo que ayuda con la cicatrización de heridas, la generación de folículos pilosos, la regulación de la temperatura y más. Realizamos tres conjuntos de estudios en ratas para comprender mejor el papel de la matriz adiposa y descubrimos que la administración conjunta de la matriz y las células madre era crucial para la formación de la hipodermis. No funciona eficazmente sólo con las células o la matriz: tiene que ser al mismo tiempo.
¿Qué ocurrió? Que una vez (bio)imprimieron las capas de hipodermis y dermis, la epidermis externa se formó por sí sola proporcionando una curación casi completa de la herida en dos semanas. No solo eso. También descubrieron que la hipodermis contenía “crecimientos descendentes”, el inicio del desarrollo de los folículos pilosos. Según los autores:
En nuestros experimentos, las células grasas pueden haber alterado la matriz extracelular para apoyar mejor la formación de crecimiento descendente. Estamos trabajando para avanzar en esto, para madurar los folículos pilosos con densidad, direccionalidad y crecimiento controlados.
Como concluyen, el trabajo es una nueva puerta a un tipo de cirugía con el uso de una tecnología innovadora que tiene la capacidad de crecimiento del cabello y, sobre todo, de mejorar el “aspecto” de las cirugías reconstructivas. Por su parte, los investigadores iniciaran un nuevo trabajo combinando su estudio anterior, la impresión de huesos en 3D, buscando cómo igualar la pigmentación en una variedad de tonos de piel.
