Si alguna vez trató de envolver un regalo de forma extraña como un osito de peluche, puede apreciar el desafío que enfrentan los cirujanos cuando injertan piel artificial en una parte del cuerpo lesionada.
Ahora, los bioingenieros han descubierto una manera de hacer crecer la piel en forma de manos para que sea más fácil para los futuros cirujanos injertar piel personalizada en víctimas de quemaduras.
Actualmente, el cuero de ingeniería viene en piezas planas que, como el papel de envolver, puede ser difícil y requiere mucho tiempo para coser alrededor de una parte del cuerpo de forma irregular, como una mano o un pie.
Los investigadores de la Universidad de Columbia dicen que la ingeniería de células de la piel en formas tridimensionales complejas en experimentos con ratones es un primer paso revolucionario.
“Las construcciones de piel tridimensionales que se pueden trasplantar como ‘ropa biológica’ tendrían muchas ventajas”, dijo el desarrollador principal Hasan Erbil Abaci, PhD, profesor asistente de dermatología en el Colegio de Médicos y Cirujanos Vagelos de la universidad. “Reducirían drásticamente la necesidad de sutura, acortarían la duración de las cirugías y mejorarían los resultados estéticos”.
Yo estudio, lanzado la semana pasada en Science Advances, también reveló que los injertos 3D continuos tienen mejores propiedades mecánicas y funcionales que los injertos convencionales y ensamblados.
“Presumimos que una forma 3D completamente cerrada imitaría más de cerca nuestra piel natural y sería más fuerte mecánicamente, y eso es lo que encontramos”, dice Abaci. “(It) mejora significativamente la composición, la estructura y la fuerza del injerto”.
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“Otro uso atractivo serían los trasplantes de cara, donde nuestra piel portátil se integraría con los tejidos subyacentes, como cartílagos, músculos y huesos, brindando a los pacientes una alternativa personalizada”, dice Abaci.
El proceso de creación de nuevos injertos de piel comienza con un escaneo láser 3D de la estructura objetivo, como una mano humana. A continuación, se fabrica un modelo hueco y permeable de la mano mediante diseño asistido por computadora e impresión 3D.
Luego, el exterior del modelo se siembra con fibroblastos de piel, que generan el tejido conectivo de la piel y colágeno (una proteína estructural). Finalmente, el exterior del molde se cubre con una mezcla de queratinocitos (células que constituyen la mayor parte de la capa externa de la piel o epidermis) y el interior se perfunde con medios de crecimiento, que sostienen y nutren el injerto en su camino. de desarrollo.
Excepto por el andamio 3D, los investigadores usaron los mismos procedimientos que usaron para hacer la piel de ingeniería plana, y todo el proceso llevó la misma cantidad de tiempo, unas tres semanas.
En una de las primeras pruebas cutáneas de ingeniería 3D, se injertaron con éxito construcciones compuestas de células de piel humana en las patas traseras de ratones.
“Fue como ponerles un par de pantalones cortos a los ratones”, dice Abaci. “Toda la cirugía duró unos 10 minutos”.
Cuatro semanas más tarde, los injertos se habían integrado completamente con la piel circundante del ratón y los ratones recuperaron la función completa de las extremidades.
La piel del ratón se cura de manera diferente a la piel humana, por lo que es probable que falten años para los ensayos clínicos en humanos.
Los investigadores dicen que sus injertos 3D son el primer rediseño importante de los injertos de piel diseñados desde que se introdujeron por primera vez a principios de la década de 1980.
“La piel diseñada comenzó con solo dos tipos de células, pero la piel humana tiene alrededor de 50 tipos de células. La mayor parte de la investigación se había centrado en imitar los componentes celulares de la piel humana”, dijo Abaci. “Como bioingeniero, siempre me ha molestado que se haya pasado por alto la geometría de la piel y que los injertos se hayan hecho con bordes o bordes abiertos. Sabemos por la bioingeniería de otros órganos que la geometría es un factor importante que afecta la función”.
Abaci y su equipo se dieron cuenta de que podían hacer injertos más realistas cuando las impresoras 3D estuvieron disponibles y pudieron crear el andamiaje tridimensional necesario para hacer la piel diseñada.
En el futuro, Abaci prevé que los injertos podrían hacerse a medida a partir de las propias células del paciente. Con solo una muestra de piel de 4 mm x 4 mm, se pueden cultivar y multiplicar suficientes células para crear suficiente piel para cubrir una mano humana.
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