Redacción

Una técnica permite fabricar jaulas microscópicas a unos científicos de la Universidad Tecnológica de Viena (TU Wien) en Austria. Las aberturas en forma de rejilla de dichas jaulas tienen un tamaño de solo unos pocos micrómetros, lo que las hace ideales para retener conjuntos de células y permitir que el tejido vivo crezca en una forma muy específica.

En colaboración con la Universidad de Stanford en Estados Unidos, los investigadores de la TU Wien han conseguido introducir células nerviosas en jaulas esféricas usando tecnología de bioimpresión acústica, para que el tejido nervioso multicelular pueda desarrollarse allí del modo deseado. Incluso es posible crear conexiones nerviosas entre las diferentes jaulas. Para controlar las células nerviosas, se han utilizado ondas sonoras a modo de pinzas acústicas.

Si a unas células vivas se las coloca en una determinada plantilla, a modo de andamio de construcción, se puede influir mucho en su comportamiento. Este es el principio en el que se ha basado el equipo de Aleksandr Ovsianikov, jefe del grupo de investigación en impresión 3D y biofabricación en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Materiales de la TU Wien. “La impresión 3D permite producir con alta precisión estructuras de andamiaje, que luego pueden ser colonizadas con células para estudiar cómo crece en ellas el tejido vivo y cómo reacciona”.

Para hacer crecer grandes cantidades de células nerviosas en un espacio pequeño, el equipo de investigación decidió utilizar las llamadas “buckybolas“, que son estructuras geométricas a base de pentágonos y hexágonos que se asemejan a un balón de fútbol microscópico.

“Las aberturas de las buckybolas son lo bastante grandes como para permitir que las células migren al interior de la jaula, pero cuando las células se unen, ya no pueden salir de la jaula”, explica Wolfgang Steiger, que trabajó en la impresión 3D de alta precisión para aplicaciones de biofabricación como parte de su trabajo.

Crecimiento de conexiones entre neuronas situadas dentro de diferentes buckybolas. (Imagen: Stanford University)

Crear las buckybolas es complicado, pero también lo es ensamblar células de una bola con células de otra bola a través de aberturas micrométricas. Una innovadora tecnología de bioimpresión acústica en 3D, desarrollada en la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford, permitió abordar con éxito estos desafíos. El equipo de Utkan Demirci, de dicha universidad, utiliza las ondas acústicas en aplicaciones biomédicas que abarcan desde la detección de biomarcadores de cáncer hasta la bioimpresión de modelos de tejido en 3D.

“Generamos oscilaciones acústicas en la solución en la que están depositadas las células. Las células siguen las ondas sonoras como las ratas siguen al Flautista de Hamelin en la leyenda. En el proceso, se forman nodos de oscilación en ciertos puntos. Esos nodos son similares a una cuerda vibrante”, explica el profesor Demirci. En estos puntos nodales, el líquido es estático en comparación con el de otros puntos. Si las células se encuentran en estos puntos nodales, permanecen allí. Si están en cualquier otro lugar, se alejan por la onda acústica. Por lo tanto, las células se acaban desplazando a los puntos nodales, y ahí es donde se colocaron las buckybolas. La onda acústica puede así utilizarse de manera muy controlada, casi como unas pinzas, para dirigir las células al lugar deseado.

“Las ondas acústicas nos permitieron llenar los andamios de manera mucho más densa y eficiente de lo que habría sido posible con los métodos convencionales de colonización celular”, indica Tanchen Ren, del equipo de investigación y desarrollo.

Una vez que mediante esa estrategia las buckybolas fueron colonizadas exitosamente con células nerviosas, formaron conexiones con las neuronas de las buckybolas vecinas.

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