Biofabricación

La biofabricación es una rama de la biotecnología especializada en la investigación y el desarrollo de procesos de ingeniería biológica para la producción automatizada de productos biológicamente funcionales mediante bioimpresión o bioensamblaje y subsiguientes procesos de maduración tisular ; ^{[ 1 ]} así como técnicas como el ensamblaje dirigido, que emplea estímulos externos localizados para guiar el proceso de fabricación ; el ensamblaje enzimático , que utiliza biocatalizadores selectivos para construir estructuras macromoleculares ; y el autoensamblaje , en el que el material biológico guía su propio ensamblaje según su información interna. ^{[ 2 ]} Estos procesos pueden facilitar la fabricación a micro y nanoescalas . ^{[ 2 ]} Los productos biofabricados se construyen y organizan estructuralmente con una variedad de materiales biológicos que incluyen moléculas bioactivas , biomateriales , células vivas , agregados celulares como microtejidos y microórganos en chips , y construcciones híbridas de células y materiales. ^{[ 1 ]}

La biofabricación se define como "la generación automatizada de productos biológicamente funcionales con organización estructural a partir de células vivas, moléculas bioactivas, biomateriales, agregados celulares como microtejidos o construcciones híbridas de materiales celulares, mediante bioimpresión o bioensamblaje y procesos posteriores de maduración tisular" por la Sociedad Internacional de Biofabricación (ISBF). ^{[ 3 ]}

Bioimpresión : Este método utiliza el diseño asistido por computadora para superponer células vivas y biomateriales, construyendo estructuras tridimensionales complejas que imitan los tejidos naturales. La bioimpresión permite la colocación precisa de múltiples tipos de células, posibilitando la creación de estructuras tisulares heterogéneas. ^{[ 4 ]}

La biofabricación permite a los investigadores combinar técnicas de fabricación con impresión 2D/3D y biofabricación y bioensamblaje de productos biológicos funcionales 3D vivos utilizando biomateriales inteligentes y citocompatibles . ^{[ 4 ]}

Los científicos están desarrollando técnicas para biofabricar tejidos y órganos con el fin de combatir la escasez mundial de donantes de órganos . Mediante la creación de andamios que favorecen el crecimiento y la diferenciación celular, se han desarrollado tejidos simples como la piel y el cartílago, que ya se utilizan en entornos clínicos. Estos tejidos bioingenierizados pueden utilizarse para trasplantes o como modelos para pruebas de fármacos . A pesar de este progreso en la ingeniería de tejidos, aún existen grandes inconvenientes en la producción de tejidos y órganos 3D complejos y funcionales, especialmente aquellos que se necesitan con urgencia para trasplantes. ^{[ 5 ]}

Los avances en la bioimpresión han permitido la fabricación de estructuras similares a órganos, como tejidos hepáticos y renales. Esto favorece una recuperación más rápida y reduce las complicaciones postrasplante, ya que se fabrican a medida a partir de las células del paciente, eliminando así el rechazo del injerto. Si bien la obtención de órganos impresos totalmente funcionales para trasplante sigue siendo un objetivo futuro, los avances actuales indican un potencial significativo para paliar la escasez de órganos. ^{[ 6 ]}

La regeneración in vivo a menudo resulta en tejidos fibrosos con un suministro deficiente de nutrientes y un flujo sanguíneo deficiente. El uso de biotintas como GelMA permite la fabricación controlada de órganos extracorpóreos con un ensamblaje y maduración tisular precisos antes de la implantación. ^{[ 4 ]} Sin embargo, los órganos diseñados funcionalmente presentan desafíos, ya que los investigadores no tienen control sobre el proceso natural posterior a la implantación. Por lo tanto, la biofabricación se centra en la ingeniería de órganos extracorpóreos, donde la formación de tejido puede realizarse bajo condiciones controladas por el ser humano. ^{[ 4 ]} Existen importantes desafíos tecnológicos; si bien la impresión 3D de órganos ha avanzado, aún se necesita mejorar su biocompatibilidad y biofuncionalidad. Aunque existen algunos ensayos exitosos y pequeñas implicaciones en la actualidad, la aplicación a gran escala de la impresión 3D de órganos no cumple con estos dos criterios. Por lo tanto, los investigadores se enfrentan a desafíos para encontrar materiales que cumplan con ambos. ^{[ 6 ]}