La tecnología de impresión 3D ha evolucionado a pasos agigantados en los últimos años, siendo de gran utilidad en una variedad de sectores, como en la construcción, permitiendo levantar casas en sólo 26 horas, o en la medicina. En este último caso, en España se ha usado esta técnica para cirugías más seguras e, incluso, en Reino Unido ha servido para crear un ojo protésico. Ahora, unos investigadores han ido un paso más allá y han desarrollado un invento que acaba con las cicatrices, ya que imprime piel viva en 3D que cura las heridas sin dejar marca.

Un grupo de investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania (conocida como Penn State en inglés), en Estados Unidos, ha conseguido imprimir en 3D piel viva de espesor total sobre las heridas para curarlas sin dejar cicatrices y con el potencial de crecimiento de pelo en esas zonas. Un invento que han probado durante una intervención quirúrgica en ratas, corrigiendo de forma inmediata un déficit cutáneo significativo en la cabeza de estos animales; y que podría tener implicaciones en la cirugía facial reconstructiva y en tratamientos para el crecimiento del cabello humano.

A pesar de los avances de la cirugía plástica y reconstructiva, la reparación de la pérdida de piel de todo el espesor de la cabeza y la cara mediante injertos cutáneos es todo un reto en la actualidad. Estos pueden fracasar, además de dejar cicatrices y provocar la pérdida permanente del cabello. "Con este trabajo hemos demostrado que la piel bioimpresa de grosor completo puede hacer crecer pelo en ratas. Es un paso más hacia la reconstrucción estética y natural de la cabeza y la cara en humanos", explica en un comunicado Ibrahim T. Ozbolat, autor del estudio publicado en la revista Bioactive Materials.

No deja cicatrices

La piel es el órgano más extenso del cuerpo humano, que está en constante cambio y que entre sus principales funciones está la de proteger al organismo de factores externos como bacterias, sustancias químicas y temperatura. Se compone principalmente de tres capas: la epidermis más externa (la piel visible), la dermis media y la capa más profunda, la hipodermis. Esta última está compuesta de tejido conjuntivo y grasa, y proporciona estructura y soporte protector al cráneo. 

Mientras que las raíces de los folículos pilosos -las estructurar compleja en forma de saco en donde nace el pelo- se extienden hasta la hipodermis, que es donde comienza a crecer el pelo. "La hipodermis participa directamente en el proceso por el que las células madre se convierten en grasa. Este proceso es fundamental para varios procesos vitales, incluida la cicatrización de heridas. También interviene en el ciclo del folículo piloso, concretamente en facilitar el crecimiento del pelo", explica Ozbolat.

Por lo tanto, el tejido adiposo, conocido coloquialmente como grasa corporal, es la clave para imprimir en 3D capas de piel viva, según el grupo de investigadores; quienes acaban de aprovechar las células adiposas y estructuras de soporte de tejido humano obtenido clínicamente para curar con precisión heridas en ratas. Imprimir en 3D piel no es realmente novedoso, sin embargo, Ozbolat y su equipo son los primeros en imprimir durante una intervención quirúrgica un sistema vivo completo de múltiples capas de piel, incluida la hipodermis. 

Un método que se puede emplear para reparar la piel dañada de forma más inmediata, perfecta y sin dejar cicatrices, según los investigadores. Ozbolat y su equipo habían utilizado anteriormente dos biotintas diferentes para imprimir en 3D tejidos duros y blandos de forma simultánea con el objetivo de reparar agujeros en el cráneo y la piel de los roedores. Ahora, han dado un paso más. Comenzaron con tejido graso obtenido de pacientes sometidos a cirugía y extrayeron la red de moléculas y proteínas -la matriz extracelular- que proporciona estructura y estabilidad al tejido para fabricar un componente de la biotinta. 

Esquema del proceso de impresión 3D de piel viva. Kang et al Omicrono

El otro componente de la biotinta está compuesto por células madre extraídas del tejido adiposo, que pueden convertirse en varios tipos celulares si se les proporciona el entorno adecuado. Mientras que el tercer ingrediente es una solución coagulante que contiene fibrinógeno, que ayuda a los demás componentes a unirse al lugar de la lesión. Todos ellos se cargaron en compartimentos separados de la bioimpresora y estos permiten a los investigadores "coimprimir la mezcla matriz y fibrinógeno junto con las células madre con un control preciso". 

"Imprimimos directamente en el lugar de la lesión con el objetivo de formar la hipodermis, que ayuda a la cicatrización de heridas, la generación de folículos pilosos, la regulación de la temperatura y mucho más", señala Ozbolat. Durante su investigación, y con el objetivo de identificar la mezcla perfecta para la biotinta, el grupo de científicos experimentaron con tres fórmulas que contenían distintas cantidades de matriz extracelular.

[El robot cirujano que cambiará la medicina: realiza una operación en la ISS controlado desde la Tierra]

Realizaron los estudios en ratas y descubrieron que "la administración conjunta de la matriz y las células madre era crucial para la formación de la hipodermis". Aunque el autor del estudio señala que "no funciona eficazmente sólo con las células o la matriz", sino que "tiene que ser al mismo tiempo". Después de bioimprimir las capas de hipodermis y dermis, la epidermis externa se formó por sí sola dejando una curación casi completa de la herida en dos semanas y sin dejar marcas. 

También crece el pelo

Durante sus pruebas los investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania también descubrieron que la hipodermis contenía células descendentes, es decir, la fase inicial de la formación temprana de folículos pilosos. Según Ozbolat y su equipo de científicos, aunque las células madre derivadas de la grasa participan en la regulación y el mantenimiento de estos últimos, llegando a impulsar el crecimiento del pelo.

Mechones de cabello humano bajo el microscopio. iStock Omicrono

"En nuestros experimentos, las células adiposas pueden haber alterado la matriz extracelular para favorecer la formación de folículos pilosos. Estamos trabajando para avanzar en este sentido, para madurar los folículos pilosos con densidad, direccionalidad y crecimiento controlados", informa Ozbolat. Según el autor del estudio, la capacidad de hacer crecer el pelo con precisión en zonas de traumatismo lesionadas o enfermas puede mejorar el "aspecto" de las cirugías reconstructivas para que parezcan más naturales.

Algo que también tendría un impacto positivo en el bienestar mental de los pacientes. En la opinión del autor de este trabajo, su investigación ofrece un "camino a seguir esperanzador"; sobre todo si se combina con otros proyectos de su laboratorio que están relacionados con la impresión en 3D de huesos y el estudio sobre cómo igualar la pigmentación de distintos tonos de piel. "Creemos que esto podría aplicarse a la dermatología, los trasplantes capilares y la cirugía plástica y reconstructiva", concluye Ozbolat.