La bioimpresora 3D ideal, dice el experto en ingeniería de tejidos Y. Shrike Zhang, se asemejaría a un fabricante de pan: «Tendrías unos botones en la parte superior, y presionarías un botón para elegir el tejido del corazón o el tejido del hígado«.
Esta tecnología todavía no existe. Pero la nueva impresora BioBot 2 parece dar un paso en esa dirección. El dispositivo de sobremesa incluye un conjunto de nuevas características diseñadas para proporcionar a los usuarios un control fácil sobre un dispositivo potente, incluida la calibración automática. Seis cabezales de impresión para extrudir seis biotintas diferentes. Colocación de materiales con precisión de 1 micrómetro en los ejes x, y, z. Y una interfaz de software de fácil manejo que gestiona el proceso de impresión de principio a fin.
El cofundador y CEO de BioBots, Danny Cabrera, dice que las características del BioBot 2 son el resultado de la colaboración con investigadores que trabajan en ingeniería de tejidos.
«Hemos estado trabajando en estrecha colaboración con los científicos en el último año y medio para entender lo que necesitan para impulsar este trabajo», dice. «Lo que descubrimos es que necesitaban algo más que una bioimpresora 3D, y teníamos que hacer algo más que desarrollar un nuevo robot».
El software basado en la nube de la compañía, facilita que los usuarios carguen sus parámetros de impresión, que el sistema traduce en protocolos para la máquina. Después de que se imprima el tejido, el sistema puede utilizar cámaras incrustadas y software de visión artificial para realizar los análisis básicos. Por ejemplo, puede contar el número de células vivas versus células muertas en un tejido impreso, o medir la longitud de los axones en las neuronas impresas. «Esta plataforma les permite medir cómo los diferentes parámetros de impresión, como la presión o la resolución celular, afectan la biología del tejido«, dice Cabrera.
La bioimpresora 3D BioBot 1 llegó al mercado en 2015 y se vende por 10.000 dólares. La compañía ahora está ya tomando los pedidos para la bioimpresora 3D BioBot 2 de 40.000 dólares, y planea enviarlos más adelante durante este año.
Cada uno de los cabezales de impresión de la BioBot 2 puede enfriar las biotintas a 4 grados Celsius o calentarlas a 200 grados Celsius. La impresión también está controlada según la temperatura, y está equipada con luces visibles y ultravioletas que desencadenan una reticulación de materiales para dar formas impresas más sólidas.
Cabrera dice que los controles de temperatura hacen que sea más fácil imprimir el colágeno, un componente principal del tejido conectivo y del hueso, porque se reticula a temperaturas más frías. Mucha gente estaba hackeando sus bioprinters para obtener colágeno para imprimir», dice Cabrera. Algunos estaban imprimiendo en el refrigerador.
Mientras que algunos investigadores no estarán interesados en utilizar las seis cabezas de impresión para fabricar tejidos compuestos de seis materiales diferentes, Cabrera dice que el diseño también permite a los investigadores realizar experimentos de multiplexación. Por ejemplo, si los investigadores están experimentando con la concentración de células en un biotintero, esta configuración les permite probar simultáneamente seis versiones diferentes.» Esto puede ahorrar semanas si tienes que esperar a que tus células crezcan después de cada experimento«, dice Cabrera.
Y la máquina puede depositar materiales no solo en una placa de Petri, sino también en una placa de cultivo celular con muchos pocillos pequeños. Con una placa de 96 pozos, «podrías tener 96 experimentos sencillos», dice Cabrera.
Una meta a largo plazo del bioprinting es dar a los doctores la capacidad de presionar un botón e imprimir una hoja de la piel para un paciente con una quemadura, o un injerto de hueso precisamente formado para alguien que ha tenido un accidente desfigurante. Tales cosas se han logrado en el laboratorio, pero están lejos de obtener la aprobación reglamentaria. Un objetivo a más largo plazo es dar a los médicos el poder de imprimir todos los órganos de reemplazo, poniendo así fin a la escasez de órganos disponibles para los trasplantes, pero eso todavía está en el campo de la ciencia ficción.
Mientras esperamos esas aplicaciones, sin embargo, la bioimpresora 3D ya está encontrando muchos usos en la investigación biomédica.
Zhang experimentó con una versión beta temprana del BioBot 1 mientras trabajaba en el laboratorio de la Escuela de Medicina de Harvard de Ali Khademhosseini. Utilizó una bioimpresora 3D para crear estructuras de un órgano en un chip, que imitan la naturaleza esencial de órganos como corazones, hígados y vasos sanguíneos con las capas de los tipos de células apropiadas establecidas en unos patrones muy cuidadosos. Estas pequeñas virutas se pueden utilizar para la exploración de medicamentos y la investigación médica básica. Con el BioBot beta, Zhang hizo una «trombosis-en-un-chip» donde se formaron coágulos de sangre dentro de los vasos sanguíneos en miniatura.
Zhang dice que está intrigado por la bioimpresora 3D BioBot 2. Su habilidad para imprimir con múltiples materiales es tentadora, dice, porque quiere reproducir tejidos complejos compuestos de células diferentes tipos, pero aún no ha decidido si va a pedir uno, ya que, en ciencia, «todo depende de la financiación», dice.
La bioimpresora 3D BioBot 2 está en el extremo más barato del mercado de los bioprinters.
Las máquinas de primera categoría que usan los investigadores que desean una precisión de escala nanométrica suelen costar alrededor de 200.000 dólares, como el gran 3D-Bioplotter de EnvisionTec. Esta máquina se utilizó en la investigación, en la que los científicos de la Universidad de Northwestern realizó una impresión 3D de una estructura que se asemejaba a un ovario de ratón. Cuando lo sembraron con óvulos inmaduros y lo implantaron en un ratón, el animal dio a luz a cachorros vivos.
Pero hay alguna que otra bioimpresora 3D que compite con las máquinas de BioBot en precio. Más notablemente, una compañía sueca llamada Cellink vende tres bioprinters de tamaño de escritorio que van de los 10.000 a los 40.000 dólares.
La mayor fuente de competencia puede no ser otras empresas, sino la propensión innata de los bioingenieros para el retoque. «A menudo conseguiremos algún tipo de impresora básica y haremos nuestros propios cabezales de impresión y bioconservadores«, dice Zhang.
Pero para los investigadores en biología que no tienen formación en ingeniería, Zhang dice, el BioBot 2 proporcionaría un poderoso impulso en las habilidades. Sería casi como dar a una persona con fobia a la cocina la capacidad repentina de hornear un pan perfecto de tipo integral.
