Un implante impreso en 3D promueve el crecimiento nervioso tras una lesión medular

Por primera vez, tecnologías de impresión 3D han creado una estructura de médula espinal, qu posteriormente han cubierto de células madre nerviosas y han implantado con éxito en lesiones medulares de ratas.

Este experimento que se describe en Nature Medicine persigue promover el crecimiento nervioso en las lesiones de médula espinal, de forma que se restablezcan las conexiones y se revierta la pérdida de la función. En modelos de rata, las estructuras impresas permitieron el recrecimiento del tejido, la supervivencia de las células madre y la expansión de los axones desde este andamio hasta la médula espinal del animal injertado.

En concreto, a los pocos meses de implantar la estructura, había crecido completament nuevo tejido de la médula espinal a través de la lesión y había conectado los extremos seccionados de la médula espinal. Las ratas tratadas recuperaron una mejora motora funcional significativa en sus patas traseras.

Entre los autores de este trabajo se encuentran Mark Tuszynski, profesor de Neurociencia y director del Instituto de Neurociencia Traslacional de la Facultad de Medicina de la Universidad de California en San Diego (UCSD); Kobi Koffler, científico del laboratorio de Tuszynski, y Shaochen Chen, profesor de Nanoingeniería en el Instituto de Ingeniería Médica de la UCSD.

Al igual que un puente, la estructura impresa en tres dimensiones alinea los axones de un extremo de la lesión de la médula al otro. “Por sí mismos pueden expandirse y volver a crecer en cualquier dirección, pero el andamio mantiene los axones ordenados, guiándolos para que crezcan en la dirección correcta con la que completar la conexión medular”.

Los implantes contienen docenas de pequeños canales de 200 micrómetros de ancho (dos veces el ancho de un cabello humano) que dirigen el crecimiento de las células madre nerviosas y el axón a lo largo de la lesión de la médula espinal. La tecnología de impresión utilizada por el equipo de Chen produce implantes de dos milímetros de tamaño en 1,6 segundos.

El proceso se puede escalar al tamaño de la médula espinal humana. Como prueba de concepto, los investigadores imprimieron implantes de un tamaño de cuatro centímetros modelados a partir de exploraciones de resonancia magnética de lesiones reales de la médula espinal humana. Se imprimieron en diez minutos.

“Esto muestra la flexibilidad de nuestra tecnología de impresión 3D”, apunta otro de los autores, Wei Zhu, investigador postdoctoral del grupo de Chen. “Podemos imprimir rápidamente un implante para que coincida exactamente con el sitio lesionado de la médula espinal, independientemente del tamaño y la forma”.

“El andamiaje proporciona una estructura física estable que apoya el injerto y la supervivencia de las células madre neurales. Parece que protege a las células madre injertadas del ambiente a menudo tóxico e inflamatorio de una lesión de la médula espinal y ayuda a guiar a los axones a través del sitio de la lesión”, dice Koffler.

Además, el sistema circulatorio de las ratas penetró en los implantes para formar redes funcionales de vasos sanguíneos, lo que ayudó a las células madre neurales a sobrevivir.

“La vascularización es uno de los principales obstáculos en la ingeniería de implantes tisulares”, recuerda Zhu. “Nuestro grupo ha trabajado en redes de vasos sanguíneos impresos en 3D, pero no lo incluimos en este experimento”.

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