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Los laboratorios de Evaluación no Destructiva (grupo de Ultrasonidos TEP959 y de Biomecánica TEC12) y el laboratorio de Medicina Regenerativa (grupo CTS-963: Diferenciación, Regeneración y Cáncer) de la Universidad de Granada han trabajado conjuntamente para desarrollar un biorreactor, un dispositivo capaz de hacer crecer tejidos humanos artificiales.

Como novedad, incorpora unos transductores emisores y receptores ultrasónicos capaces de monitorizar en tiempo real y de forma no invasiva la evolución de dicho crecimiento, "basándose en la hipótesis de que la proliferación celular y la generación de colágeno y otros componentes de la matriz extracelular modifican las propiedades elásticas y biomecánicas del tejido, que a su vez gobiernan la propagación de las ondas ultrasónicas con las que medimos", han explicado a Diario Médico Juan Antonio Marchal y Guillermo Rus, de la UGR.

El objetivo final es conseguir medidas en tiempo real de la reparación de lesiones cartilaginosas en pacientes tratados. Además, esta medida no invasiva supondría un abaratamiento de las actuales técnicas diagnósticas. "Existen técnicas alternativas basadas, por ejemplo, en cambios de impedancia eléctrica, pero la gran ventaja de los ultrasonidos es que son ondas mecánicas, directamente gobernadas por los cambios mecánicos y de microarquitectura del tejido, mientras que la impedancia eléctrica es una forma de medir mucho más indirecta y, por tanto, menos fiable", ha comparado Rus.

Ventajas

Las ventajas de este dispositivo se pueden resumir en tres: no invasivo, en tiempo real y de bajo coste. Según los investigadores, "el biorreactor es un sistema que recrea las condiciones óptimas para hacer crecer en su interior células obtenidas de pacientes y generar tejidos artificiales similares al nativo sano". Concretamente, en este trabajo han generado tejido cartilaginoso cultivado en 3D sobre andamios bioimpresos.

El biorreactor ha sido diseñado para incorporar transductores emisores y receptores ultrasónicos que propagan ondas P a 1MHz a través del constructo bioimpreso. "Mediante un algoritmo basado en un modelo de simulación de dicha propagación e interacción con el tejido, y aplicando algoritmos genéticos para su búsqueda, obtenemos los parámetros biomecánicos de la microarquitectura del tejido en tiempo real", aseguran Rus y Marchal. Así, mediante una integración y trabajo en equipo de ingenieros de diversas especialidades, matemáticos, biólogos y médicos, han conseguido resolver este problema multidisciplinar.

Los parámetros reconstruidos por los científicos demostraron ser útiles para determinar indirectamente parámetros de proliferación y formación de matriz específica de cartílago de una manera no invasiva.

Los posibles beneficiarios de esta tecnología son pacientes con lesiones degenerativas tales como artrosis, tendinopatías, lesiones ligamentosas y, en el futuro, se podría extender a cualquier enfermedad tratable mediante tejidos bioimpresos. "Aún no lo hemos probado en pacientes. Hemos aislado los condrocitos de tejido sano de pacientes con artrosis y los hemos cultivado en los andamios 3D", ha detallado Marchal.

El siguiente paso, por un lado, es sistematizar la incorporación de la monitorización ultrasónica en biorreactores para implantes osteocondrales y, por otro lado, desarrollar un prototipo que en un futuro pueda monitorizar la evolución biomecánica de microlesiones cartilaginosas en pacientes bajo tratamiento.

Claves

Generación de cartílago Las técnicas de generación de cartílago mediante ingeniería tisular son uno de los tratamientos actuales más prometedores para las enfermedades de cartílago articular.

Estudio científico En este trabajo han participado también investigadores de las universidades de Jaén y Complutense de Madrid y del Instituto de Investigación Biosanitaria de Granada.

Validación Los datos se validaron con cultivos de condrocitos 3D In vitro evaluados por proliferación, morfología y ultraestructura, bioquímica y expresión génica.

junio 4/2018 (diariomedico.com)