Nueva biotinta para sintetizar piel humana mediante bioimpresión 3D

Los tejidos cutáneos obtenidos por bioingeniería tienen aplicaciones versátiles en entornos clínicos, como la sustitución de piel y los apósitos avanzados para heridas, así como en escenarios preclínicos para el testeo de nuevos fármacos, el desarrollo de modelos de enfermedades y ensayos con cosméticos. Un tejido de piel sintetizado mediante bioingeniería debe ser fácil de preparar, resistente mecánicamente y propicio para la adhesión y el crecimiento celular, tanto en el compartimento epidérmico como en el dérmico. Debe lograr un equilibrio entre la elasticidad y la estabilidad mecánica, y a la vez, proporcionar un microambiente celular adecuado para contener los diferentes compartimentos de la piel humana.  

Recientemente, investigadoras lideradas por Elena Martínez del grupo de Sistemas Biomiméticos para Ingeniería Celular del IBEC, han publicado en la revista International Journal of Bioprinting el trabajo «Mimicing human skin constructs using norbornene-pullulan-based hydrogels», que ayudará a abordar y resolver estas cuestiones. En concreto, presentaron una nueva biotinta entrecruzable mediante luz, diseñada para sintetizar piel humana, basada en formulaciones de tiol-norborneno-pululano (N-PLN) combinadas con varios fotopolimerizadores.  

Esta nueva biotinta se utilizó de manera efectiva en una bioimpresora de escritura por láser desarrollada en el laboratorio, para generar constructos dérmicos epitelializados. El compartimento dérmico se formó mediante la fotopolimerización de una solución de pre-polímero que contenía fibroblastos humanos, mientras que el compartimento epidérmico se desarrolló sembrando queratinocitos humanos en los hidrogeles previamente generados con fibroblastos embebidos. Utilizando luz visible, se pudieron imprimir hidrogeles de 2,5 mm³ con células en su interior, en solo 10 segundos. La química de fotopolimerización mediante grupos thiol empleada en este estudio creó una matriz extracelular bien definida con reticulaciones ortogonales, manteniendo altas tasas de viabilidad celular para fibroblastos encapsulados.  

Este estudio supone una estrategia prometedora para desarrollar un modelo de piel humana utilizando un sistema de bioimpresión 3D basado en luz hecho a medida y usando nuevos polímeros N-PLN. Estos hidrogeles, formados después de una breve exposición a la luz visible a baja dosis, exhiben las propiedades fisicoquímicas necesarias para proporcionar una excelente viabilidad, proliferación y elongación celular, así como la secreción de proteínas de matriz extracelular, cruciales para la correcta formación de los tejidos. Además, los hidrogeles con fibroblastos embebidos apoyan la adhesión y crecimiento de los queratinocitos encima, lo que permite la formación de constructos dérmicos epitelializados. 

Este método representa un prometedor punto de partida para el desarrollo de modelos de piel humana basadas en hidrogeles fotopolimerizables utilizando la química de tiol-norborneno, abriendo camino a la creación de complejos modelos in vitro de tejidos humanos. La combinación de la fotopolimerización mediante luz visible con materiales basados en N-PLN, representa una clara alternativa para el desarrollo modelos de piel que sean fáciles de usar y rápidos de sintetizar, reproducibles y económicamente rentables, lo que podría ser particularmente beneficioso para los ensayos preclínicos in vitro en investigación cosmética y farmacéutica.