Una piel artificial más realista puede conducir a avances médicos

Un nuevo modelo de piel creado mediante bioingeniería podría mejorar las pruebas de productos para el cuidado de la piel y conducir a mejores formas de curar la piel dañada.

Investigadores de la Universidad de Oregón se han asociado con científicos de la empresa francesa de cuidado personal L’Oréal para desarrollar una piel artificial multicapa que imita con mayor precisión la piel humana real y que puede crecer en sólo 18 días. El avance se basa en una novedosa técnica de impresión 3D inventada por Paul Dalton, profesor asociado en el Campus Phil and Penny Knight para Acelerar el Impacto Científico de la UO.

La investigación fue publicado el 7 de marzo en la revista Materiales funcionales avanzados.

«Este es el primer caso conocido de replicación de tejido cutáneo de calidad en todo su espesor, utilizando diferentes tipos de células separadas por una membrana», dijo Ievgenii Liashenko, ingeniero investigador del laboratorio de Dalton.

Crear una piel artificial no es tan simple como cultivar células en una placa de Petri. La piel real tiene múltiples capas, con diferentes tipos de células que realizan distintas funciones. Y en el cuerpo, las células están sustentadas por una red externa de proteínas y otras moléculas. Llamó al la matriz extracelulareste sistema ayuda a las células a mantenerse en posición y comunicarse con sus vecinas, lo cual es clave para que todos los sistemas funcionen correctamente.

Para replicar este entorno complejo, los investigadores diseñaron una piel artificial de dos capas, con las capas separadas por una membrana.

Investigadores del laboratorio de Dalton y L’Oréal desarrollaron conjuntamente andamios de plástico que imitan la matriz extracelular a través de una red de hilos impresos en 3D finamente estructurados. Luego, los investigadores de L’Oréal cultivaron células en esos armazones para crear la piel artificial, con diferentes tipos de células creciendo en cada capa. La membrana evita que las células de las diferentes capas se mezclen a medida que se desarrollan.

«Otros intentos no tienen las mismas capas; en realidad parece piel real», dijo Dalton, profesor de investigación Bradshaw y Holzapfel en Ciencias Transformacionales y Matemáticas.

Los andamios subyacentes se asemejan a un material de malla hecho de muchos hilos parecidos a espaguetis, cada uno de ellos mucho más delgado que un cabello humano. Para hacer el poroso andamiolos miembros del equipo de Dalton utilizaron un 3D técnica de impresión han desarrollado llamado electroescritura por fusión. En esa técnica, un campo eléctrico Extrae el plástico de impresión fundido de una boquilla hasta convertirlo en un hilo fino, lo que permite un control muy preciso de la impresión.

Algunas técnicas de impresión 3D pueden crear detalles muy finos, pero sólo objetos pequeños, dijo Dalton.

Otras técnicas permiten la fácil fabricación de piezas más grandes, pero a expensas de la resolución. La electroescritura fundida cierra esa brecha, permitiendo a los ingenieros crear objetos relativamente grandes con detalles finos.

Los investigadores descubrieron que el nuevo modelo de piel se puede cultivar en sólo 18 días, en lugar de los 21 a 35 días que tomaba crear modelos anteriores de piel artificial basados ​​en andamios. Eso hace que su uso sea más viable en pruebas de laboratorio comerciales.

Actualmente, L’Oréal utiliza la piel artificial para probar cosméticos y productos para el cuidado de la piel. En el futuro, tanto el equipo de Dalton como los investigadores de L’Oréal planean explorar muchos otros usos potenciales del andamiaje subyacente en la ingeniería de tejidos cutáneos.

Otras posibles aplicaciones relacionadas con la piel incluyen la curación. úlceras del pie diabético y crear injertos de piel para pacientes quemados. Más allá de la piel, los andamios desarrollados por el equipo de Dalton podrían respaldar innumerables aplicaciones biomédicas, como estructuras y vasos sanguíneos artificiales para ayudar a regenerar los nervios dañados.

«Si bien hemos logrado este gran avance con la piel, el diseño del andamio es crucial y podría aplicarse de manera más amplia», afirmó Dalton. «Hay tantas enfermedades y lesiones en el mundo que no se están resolviendo, por lo que tener una herramienta adicional para tratar de abordarlas es realmente valioso».

Los materiales utilizados en el andamio ya están aprobados por la FDA para su uso dentro del cuerpo humano, lo que facilita el camino hacia la aplicación en el mundo real.

Las instalaciones de fabricación en el Knight Campus hacen posible que el equipo de Dalton incremente la producción de los materiales, dijo Dalton. «Esta es la parte del Knight Campus que proyecta su experiencia más allá de la UO para influir en los campos de investigación de vanguardia a nivel mundial».