CIÈNCIA

La impressió 3D que evitarà que es testin nous fàrmacs en éssers vius

Bioenginyers catalans ideen un robot mig biològic, fet amb teixit muscular real

Un prototip robòtic fabricat amb cèl·lules musculars vives. Aquest és el dispositiu a què el grup de Nanodispositius intel·ligents, experts en microrobots i nanorobots de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC), ha donat forma mitjançant la impressió en 3D de teixit muscular real. Un tramat generat en un laboratori i que té com a objectiu crear robots híbrids -que combinen una part artificial i una part biològica- capaços de predir com els músculs humans reaccionen a nous fàrmacs o a exercicis de rehabilitació. La idea és que, de cara al futur, aquestes noves tècniques no hagin de testar-se en animals o persones.

La recerca, que s’ha publicat recentment a la revista científica Advanced Material Technologies, ajudaria a analitzar l’eficàcia dels fàrmacs i de la fisioteràpia en diferents estadis de malalties musculars, com ara l’atròfia o l’esgotament muscular. Per tant, sense que calgui provar-los en éssers vius.

“No es tracta només de robòtica, sinó que estem davant l’oportunitat de millorar la qualitat de vida de les persones”, assenyala Samuel Sánchez, professor d’investigació a la Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA) i investigador principal de l’IBEC. Amb aquest dispositiu robòtic híbrid, doncs, s’evitaria fer tests farmacològics en pacients, i es podria mesurar quina incidència tenen els tractaments per a afeccions musculars en aquests òrgans.

Els experts han necessitat dos anys i mig per elaborar aquest model robòtic híbrid, mig sintètic i mig biològic. Han recorregut a la impressió en 3D per dissenyar i elaborar el teixit muscular real que complementa el dispositiu artificial. Un teixit que prové de cèl·lules mare extretes de ratolins i que s’imprimeixen juntament amb un hidrogel -que presenta característiques semblants a les d’un teixit natural. Així, aquest teixit permet que les cèl·lules es divideixin i es diferenciïn en fibres multinucleades; és a dir, amb diferents nuclis al seu interior.

El resultat és un teixit muscular compacte i viu que s’adhereix als pilars rígids del nanodispositiu, i que s’adapten a l’estructura que la sosté. Salvant les distàncies, ho fa de la mateixa manera que els músculs reals s’enganxen als ossos per conformar l’aparell locomotor humà. Amb tot, l’IBEC encara no ha desenvolupat cap robot físic, i per tant no es pot parlar d’un biorobot tou intel·ligent. Sí que han fabricat, però, un bioactuador: un dispositiu que transforma l’energia que rep en un moviment reactiu. En aquest cas, quan s’apliquen elèctrodes al prototipus, el teixit muscular viu batega i es comprimeix com faria un múscul real davant d’un estímul.

“Estem explorant el potencial de la bioimpressió 3D per fabricar versions millorades i híbrides amb teixit muscular real, aprofitant-ne la rapidesa, la capacitat de disseny i forma, i la possibilitat de personalitzar els materials amb què imprimir-los“, apunta Sánchez.

“Medicina del futur”

Mentre que un robot tou simple no s’adapta i únicament es doblega quan rep un estímul de forma automàtica, el teixit imprès en hidrogel fa que els dispositius híbrids aprenguin a reaccionar com ho faria una cèl·lula dins d’un cos humà. “Els robots tous fets amb plàstic poden ser reactius si els apliques una força, però si tenen cèl·lules no només arriben a respondre a estímuls reals i a ser més versàtils, sinó que a més podrien arribar a reparar-se tots sols”, defensa l’investigador principal de l’IBEC.

El següent pas és convertir aquest bioactuador en un autèntic robot. Mentrestant, però, amb el prototipus ja és possible mesurar les forces, l’elasticitat i les propietats físiques dels músculs en el laboratori. “Aquest treball servirà per obtenir, en el futur, robots híbrids fabricats amb teixit biològic real i moltes característiques impossibles d’obtenir amb la robòtica clàssica rígida. És la medicina del futur”, conclou Sánchez.

Més continguts de