Un nuevo dispositivo impreso en 3D, de fácil adopción, permitirá a los científicos crear modelos de tejido humano con mayor control y complejidad. Un grupo interdisciplinario de investigadores de la Universidad de Washington y la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington lideró el desarrollo del dispositivo.
por la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington
La ingeniería de tejidos en 3D , que recientemente ha experimentado otros avances importantes en velocidad y precisión, ayuda a los investigadores biomédicos a diseñar y probar terapias para una variedad de enfermedades.
Uno de los objetivos de la ingeniería de tejidos es crear entornos creados en laboratorio que recreen los hábitats naturales de las células.
La suspensión de células en un gel entre dos postes independientes es una de las plataformas de modelado actuales para el crecimiento de tejidos de corazón, pulmón, piel y musculoesquelético.
Si bien este enfoque permite que las células se comporten como lo harían dentro del cuerpo, no ha facilitado el estudio conjunto de múltiples tipos de tejidos. Un control más preciso de la composición y la disposición espacial de los tejidos permitiría a los científicos modelar enfermedades complejas, como los trastornos neuromusculares.
Un artículo publicado en Advanced Science detalla cómo la nueva plataforma permite a los científicos examinar cómo las células responden a señales mecánicas y físicas, a la vez que crea regiones diferenciadas en un tejido suspendido. El dispositivo impreso en 3D se conoce como STOMP (Patrones Microfluídicos Abiertos de Tejido Suspendido).
Ashleigh Theberge, profesora de química de la UW, y Nate Sniadecki, profesor de ingeniería mecánica y codirector interino del Instituto de Células Madre y Medicina Regenerativa de la UW Medicine, lideraron el equipo científico. El grupo demostró que su dispositivo puede recrear interfaces biológicas como hueso y ligamento, o tejido cardíaco fibrótico y sano.
Las primeras autoras del artículo fueron Amanda Haack, estudiante del programa de ciencias médicas de la Facultad de Medicina e investigadora postdoctoral del Laboratorio Theberge, y Lauren Brown, estudiante de doctorado en química. Cole DeForest, profesor de ingeniería química y bioingeniería, y Tracy Popowics, profesora de biología oral de la Facultad de Odontología, son coautores del artículo.
STOMP mejora un método de ingeniería de tejidos llamado colado, que los investigadores compararon de forma sencilla con la elaboración de gelatina en un molde para postres. En el laboratorio, el gel es una mezcla de materiales vivos y sintéticos. Estos se pipetean en un marco en lugar de verterse en un molde. STOMP utiliza la capilaridad —como el agua que fluye por una pajita en un vaso— para que los científicos puedan distribuir los diferentes tipos de células según el patrón que requiera un experimento, como un cocinero que distribuye uniformemente trozos de fruta en gelatina.
Los investigadores pusieron a prueba STOMP en dos experimentos: uno que comparó la dinámica contráctil del tejido cardíaco diseñado, tanto enfermo como sano, y otro que modela el ligamento que conecta un diente a su alvéolo óseo.
El dispositivo STOMP tiene el tamaño aproximado de la punta de un dedo. Se acopla a un sistema de dos postes, desarrollado originalmente por el Laboratorio Sniadecki para medir la fuerza contráctil de las células cardíacas. Este diminuto dispositivo contiene un canal microfluídico abierto con características geométricas para manipular el espaciamiento y la composición de diferentes tipos de células, así como para crear múltiples regiones dentro de un mismo tejido suspendido sin necesidad de equipos ni capacidades adicionales.
La tecnología de hidrogel del Grupo de Investigación DeForest mejoró el diseño de STOMP con una característica adicional: paredes degradables. Los ingenieros de tejidos pueden descomponer los lados del dispositivo y dejar los tejidos intactos.
«Normalmente, al colocar células en un gel 3D», dijo Sniadecki, «utilizan sus propias fuerzas contráctiles para unir todo, lo que hace que el tejido se separe de las paredes del molde. Pero no todas las células son súper resistentes, ni todos los biomateriales pueden remodelarse de esa manera. Así que esa propiedad antiadherente nos brindó mayor versatilidad».
Theberge está entusiasmado por cómo otros equipos utilizarán STOMP.
«Este método abre nuevas posibilidades para la investigación en ingeniería de tejidos y señalización celular», afirmó. «Fue un verdadero esfuerzo de equipo de varios grupos que trabajaron en distintas disciplinas».
Más información: Amanda J. Haack et al., Patrones microfluídicos abiertos de tejido suspendido (STOMP), Advanced Science (2025). DOI: 10.1002/advs.202501148
