{"id":4824,"date":"2021-04-09T12:09:33","date_gmt":"2021-04-09T12:09:33","guid":{"rendered":"https:\/\/transferencia.tec.mx\/?p=4824"},"modified":"2024-05-28T11:18:19","modified_gmt":"2024-05-28T17:18:19","slug":"bioimpresion-3d-de-musculo-esqueletico","status":"publish","type":"divulgacion-ciencia","link":"https:\/\/tecscience.tec.mx\/es\/divulgacion-ciencia\/bioimpresion-3d-de-musculo-esqueletico\/","title":{"rendered":"Bioimpresi\u00f3n 3D de m\u00fasculo esquel\u00e9tico"},"content":{"rendered":"\n<p>Por&nbsp;<strong>Edna Johana Bol\u00edvar Monsalve<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>El m\u00fasculo esquel\u00e9tico es un tejido con capacidad autoregenerativa, que brinda soporte y movimiento al cuerpo. Sin embargo, lesiones severas que ocasionen una p\u00e9rdida mayor al 20% del volumen de este tejido, desencadenan inmovilidad f\u00edsica en la zona afectada.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe title=\"La impresi\u00f3n ca\u00f3tica, un paso adelante en la fabricaci\u00f3n de tejidos y \u00f3rganos\" width=\"800\" height=\"450\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/TB68V0IsGMA?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share\" referrerpolicy=\"strict-origin-when-cross-origin\" allowfullscreen><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<p>Este padecimiento es la segunda causa de discapacidad permanente a nivel mundial. Por lo tanto, la comunidad cient\u00edfica busca desarrollar tecnolog\u00edas que permitan fabricar tejido muscular, con el prop\u00f3sito de regresar la movilidad a quienes padecen des\u00f3rdenes musculoesquel\u00e9ticos. No obstante, mimetizar la morfolog\u00eda y fisiolog\u00eda del m\u00fasculo es un gran desaf\u00edo.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><picture>\r\n                <source srcset=\"https:\/\/transferencia.tec.mx\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/figura1-bioimpresion3D.webp\" type=\"image\/webp\">\r\n                <img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" width=\"622\" height=\"421\" class=\"wp-image-4826 aligncenter\" src=\"https:\/\/transferencia.tec.mx\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/figura1-bioimpresion3D.jpg\" alt=\"\">\r\n            <\/picture><\/h2>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Retos asociados a la fabricaci\u00f3n de m\u00fasculo esquel\u00e9tico<\/h2>\n\n\n\n<p>El m\u00fasculo esquel\u00e9tico est\u00e1 compuesto por fibras altamente organizadas, que comprenden tama\u00f1os desde la nano hasta la macro escala. Este tipo de conformaci\u00f3n \u2018jer\u00e1rquica\u2019, est\u00e1 \u00edntimamente relacionada con las funciones fisiol\u00f3gicas del tejido. Durante su proceso de maduraci\u00f3n, las c\u00e9lulas musculares se unen y alinean formando fibras musculares. Al interior de estas fibras se encuentran filamentos de tama\u00f1o nanom\u00e9trico conocidos como miofibrillas, las cuales permiten la contractilidad y elasticidad del m\u00fasculo. Adicionalmente, este tejido est\u00e1 rodeado por nervios que env\u00edan se\u00f1ales el\u00e9ctricas a las fibras musculares para promover su movimiento y vasos sangu\u00edneos que abastecen el tejido de nutrientes y ox\u00edgeno.<\/p>\n\n\n\n<p>Dentro de los retos asociados a la fabricaci\u00f3n de m\u00fasculo esquel\u00e9tico, destacan la necesidad de incorporar m\u00faltiples tipos celulares y ubicarlos en lugares estrat\u00e9gicos para asemejar al tejido natural. En especial, la incorporaci\u00f3n de vasos sangu\u00edneos se considera el tal\u00f3n de Aquiles del campo de la bioimpresi\u00f3n 3D. A la fecha no existe una t\u00e9cnica suficientemente efectiva para desarrollar vasculatura interconectada que mimetice la arquitectura y las funciones fisiol\u00f3gicas de los vasos sangu\u00edneos naturales.<\/p>\n\n\n\n<p>La bioimpresi\u00f3n 3D se ha popularizado por su versatilidad para generar estructuras tridimensionales definidas usando una biotinta compuesta de un hidrogel y c\u00e9lulas vivas. Sin embargo, los equipos disponibles comercialmente no tienen la capacidad para alcanzar dimensiones menores a 200 micr\u00f3metros (0.002mm), imposibilitando la ingenier\u00eda de tejidos complejos estructurados jer\u00e1rquicamente. Adem\u00e1s, el rendimiento de producci\u00f3n es deficiente, y el uso de m\u00faltiples materiales en una sola impresi\u00f3n es limitado.<\/p>\n\n\n\n<p>Ante las dificultades descritas, el Grupo de Investigaci\u00f3n con Enfoque Estrat\u00e9gico (GIEE) en Ingenier\u00eda Biom\u00e9dica del Tecnol\u00f3gico de Monterrey, Centro de Biotecnolog\u00eda FEMSA, ha desarrollado un m\u00e9todo denominado bioimpresi\u00f3n ca\u00f3tica. Esta estrategia reta las limitaciones relacionadas con el uso de m\u00faltiples l\u00edneas celulares, diversos materiales y generaci\u00f3n de arquitecturas jer\u00e1rquicas, aspectos primordiales en la biofabricaci\u00f3n de m\u00fasculo esquel\u00e9tico funcional.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">La bioimpresi\u00f3n ca\u00f3tica y sus bondades en la fabricaci\u00f3n de tejido m\u00fasculo esquel\u00e9tico<\/h2>\n\n\n\n<p>La bioimpresi\u00f3n ca\u00f3tica es una t\u00e9cnica innovadora en el campo de la ingenier\u00eda de tejidos. Esta se basa en el uso de mezcladores est\u00e1ticos acoplados en el interior de una punta o cabezal de impresi\u00f3n de dimensiones similares a un l\u00e1piz. Cuando dos o m\u00e1s fluidos son extruidos a trav\u00e9s de estos mezcladores, se generar\u00e1n flujos ca\u00f3ticos.<\/p>\n\n\n\n<p>Para entender c\u00f3mo opera un flujo ca\u00f3tico, se podr\u00eda pensar en un proceso de deformaci\u00f3n iterativa de un filamento de plastilina que se dobla a la mitad y seguidamente se estira. Esta receta de deformaci\u00f3n se repetir\u00eda durante \u201cn\u201d n\u00famero de ciclos. Tras este proceso, la longitud total del filamento de plastilina habr\u00e1 incrementado exponencialmente. Por otro lado, si este filamento de plastilina se deforma solamente por acciones de estiramiento (sin plegamiento) durante el mismo n\u00famero de ciclos, la longitud habr\u00e1 incrementado linealmente (flujo regular).<\/p>\n\n\n\n<p>La bioimpresi\u00f3n ca\u00f3tica genera filamentos con capas internas a la microescala, que exhiben un alto nivel de organizaci\u00f3n. El n\u00famero de microcapas obtenidas es predecible matem\u00e1ticamente y se asocia directamente al n\u00famero de unidades que componen el mezclador ca\u00f3tico. Por ejemplo, al extruir dos biotintas a trav\u00e9s de un cabezal de impresi\u00f3n conteniendo de 1 a 4 unidades de mezclado se obtienen de 2 a 16 microcapas dentro del filamento, respectivamente (Figura 2). Esto permite anticipar el ancho promedio de cada microcapa dentro del filamento bioimpreso, un aspecto relevante para la alineaci\u00f3n de c\u00e9lulas y formaci\u00f3n de fibras musculares. En este contexto, es importante entender que \u201ccaos\u201d no significa desorden y tampoco se asocia con turbulencia.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image aligncenter\"><picture>\r\n                <source srcset=\"https:\/\/transferencia.tec.mx\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/figura2-bioimpresion3D.webp\" type=\"image\/webp\">\r\n                <img decoding=\"async\" width=\"1351\" height=\"900\" src=\"https:\/\/transferencia.tec.mx\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/figura2-bioimpresion3D.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-4827\" srcset=\"https:\/\/tecscience.tec.mx\/es\/wp-content\/uploads\/sites\/8\/2021\/04\/figura2-bioimpresion3D.jpg 1351w, https:\/\/tecscience.tec.mx\/es\/wp-content\/uploads\/sites\/8\/2021\/04\/figura2-bioimpresion3D-300x200.jpg 300w, https:\/\/tecscience.tec.mx\/es\/wp-content\/uploads\/sites\/8\/2021\/04\/figura2-bioimpresion3D-1024x682.jpg 1024w, https:\/\/tecscience.tec.mx\/es\/wp-content\/uploads\/sites\/8\/2021\/04\/figura2-bioimpresion3D-768x512.jpg 768w\" sizes=\"(max-width: 1351px) 100vw, 1351px\" \/>\r\n            <\/picture><\/figure>\n\n\n\n<p>En el <a href=\"https:\/\/tec.mx\/es\/investigacion\/donde-se-realiza-la-investigacion\/ingenieria-biomedica\">GIIE de Ingenier\u00eda Biom\u00e9dica<\/a> &#8211; <em>\u00c1lvarez-Trujillo Lab<\/em>, se han obtenido filamentos mediante bioimpresi\u00f3n ca\u00f3tica, con capas internas que van desde 10 \u00b5m hasta 500 \u00b5m. Los filamentos cargados con c\u00e9lulas precursoras de m\u00fasculo esquel\u00e9tico son preparados con materiales bio-responsivos (materiales similares al col\u00e1geno que permiten el anclaje y proliferaci\u00f3n de las c\u00e9lulas) y no responsivos o inertes. Una vez bioimpresos, las capas formadas por el material no responsivo act\u00faan como barreras de confinamiento para las c\u00e9lulas. Esto permite que las c\u00e9lulas se organicen siguiendo el patr\u00f3n de orientaci\u00f3n en forma de l\u00e1mina, dictado por las microcapas responsivas. Como resultado, se logra una alineaci\u00f3n celular similar al m\u00fasculo esquel\u00e9tico natural. Tras la maduraci\u00f3n del tejido, se desarrollan miofibrillas, es decir, los filamentos que contienen las unidades contr\u00e1ctiles del m\u00fasculo.<\/p>\n\n\n\n<p>Para abordar la dificultad relacionada a la incorporaci\u00f3n de vasos sangu\u00edneos, se hace uso de una combinaci\u00f3n de un material permanente y uno fugitivo (que abandona la estructura bioimpresa), dando como resultado filamentos con canales vac\u00edos internos. Esto resulta relevante, ya que brinda la posibilidad de incorporar una versi\u00f3n simplificada de vasos sangu\u00edneos en el tejido. Considerablemente, el di\u00e1metro de los canales producidos puede ser tan peque\u00f1o como el de un capilar sangu\u00edneo, el cual se encuentra alrededor de 25 micr\u00f3metros (0.025mm), lo que representa un hito en el campo de la bioimpresi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n<p>Con todo lo anterior, el Tecnol\u00f3gico de Monterrey demuestra su capacidad de innovaci\u00f3n mediante la articulaci\u00f3n de diferentes \u00e1reas del conocimiento, con el prop\u00f3sito de proveer a la sociedad herramientas que permitan enfrentar algunos de los desaf\u00edos de la salud p\u00fablica global. En particular, se prev\u00e9 que la bioimpresi\u00f3n ca\u00f3tica habilitar\u00e1 la producci\u00f3n de tejido muscular funcional que asemeje mucho m\u00e1s al tejido natural, mediante la inclusi\u00f3n de c\u00e9lulas endoteliales y c\u00e9lulas nerviosas para que en un futuro puedan ser utilizados en el tratamiento m\u00e9dico de enfermedades m\u00fasculo-degenerativas.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Sobre la autora:<\/h2>\n\n\n\n<p>Edna Johana Bol\u00edvar Monsalve. Maestra en Ingenier\u00eda de Alimentos por la Universidad del Valle, Cali &#8211; Colombia. Estudiante de Doctorado en Biotecnolog\u00eda, Escuela de Ingenier\u00eda y Ciencias, Tecnol\u00f3gico de Monterrey, campus Monterrey. Contacto: <a href=\"mailto:A008027748@itesm.mx\">A008027748@itesm.mx<\/a>, ORCID: <a href=\"https:\/\/orcid.org\/0000-0003-3089-9419\">https:\/\/orcid.org\/0000-0003-3089-9419<\/a>.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Asesores:<\/h2>\n\n\n\n<p><a href=\"https:\/\/research.tec.mx\/vivo-tec\/display\/PID_114020\">Dra. Grissel Trujillo de Santiago<\/a>. Doctora en Biotecnolog\u00eda por el Tecnol\u00f3gico de Monterrey. Profesora. Centro de Biotecnolog\u00eda-FEMSA. Departamento de Ingenier\u00eda Mecatr\u00f3nica y El\u00e9ctrica, Escuela de Ingenier\u00eda y Ciencias, Tecnol\u00f3gico de Monterrey. Investigadora del Sistema Nacional de Investigadores, Nivel I. <a href=\"http:\/\/alvareztrujillolab.com\/\">http:\/\/alvareztrujillolab.com\/<\/a>. Contacto: <a href=\"mailto:grissel@tec.mx\">grissel@tec.mx<\/a><\/p>\n\n\n\n<p><a href=\"https:\/\/research.tec.mx\/vivo-tec\/display\/PID_1061\">Dr. Mario Mois\u00e9s \u00c1lvarez<\/a>. Doctor en Ingenier\u00eda Qu\u00edmica y Bioqu\u00edmica por la Universidad de Rutgers. Investigador del Sistema Nacional de Investigadores, Nivel III. Profesor Insignia R\u00f3mulo Garza. Centro de Biotecnolog\u00eda-FEMSA, Departamento de Bioingenier\u00eda, Escuela de Ingenier\u00eda y Ciencias, Tecnol\u00f3gico de Monterrey. <a href=\"http:\/\/alvareztrujillolab.com\/\">http:\/\/alvareztrujillolab.com\/<\/a>. Contacto: <a href=\"mailto:mario.alvarez@tec.mx\">mario.alvarez@tec.mx<\/a><\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Asesor Editorial:<\/h2>\n\n\n\n<p><a href=\"https:\/\/research.tec.mx\/vivo-tec\/display\/PID_130848\">Jes\u00fas Eduardo Elizondo Ochoa<\/a>. Doctor en Biotecnolog\u00eda (Tecnol\u00f3gico de Monterrey), Doctor en Odontolog\u00eda, menci\u00f3n Doctor Internacional (UIC-Barcelona). Profesor-investigador del GIEE&nbsp;<a href=\"https:\/\/tec.mx\/es\/investigacion\/donde-se-realiza-la-investigacion\/ingenieria-biomedica\">en Ingenier\u00eda Biom\u00e9dica<\/a> de la Escuela de Ingenier\u00eda y Ciencias y de la Escuela de Medicina y Ciencias de la Salud. Miembro del Sistema Nacional de Investigadores (CONACyT). Contacto:&nbsp; <a href=\"mailto:je.elizondo@tec.mx\">je.elizondo@tec.mx<\/a> ORCID:&nbsp; <a href=\"https:\/\/orcid.org\/0000-0003-1763-9399\">https:\/\/orcid.org\/0000-0003-1763-9399<\/a><\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">\u00bfTe interesa saber m\u00e1s?<\/h2>\n\n\n\n<p>Edna Johana Bol\u00edvar-Monsalve, Carlos Fernando Ceballos-Gonz\u00e1lez, Karen Ixchel Borrayo-Monta\u00f1o, Diego Alonso Quevedo-Moreno, Juan Felipe Yee-de Le\u00f3n, Ali Khademhosseini, Paul S. Weiss, Mario Mois\u00e9s Alvarez, Grissel Trujillo-de Santiago Grissel (2021). Continuous chaotic bioprinting of skeletal muscle-like constructs, <em>Bioprinting,&nbsp;<\/em>Volume 21.<br><a href=\"https:\/\/www.sciencedirect.com\/science\/article\/pii\/S240588662030052X\">https:\/\/www.sciencedirect.com\/science\/article\/pii\/S240588662030052X<\/a><strong><br><\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>Ch\u00e1vez-Madero, C., de Leon-Derby, M. D., Samandari, M., Ceballos-Gonz\u00e1lez, C. F., Bol\u00edvar-Monsalve, E. J., Mendoza-Buenrostro, C., &#8230; Trujillo-de Santiago Grissel. (2020). Using chaotic advection for facile high-throughput fabrication of ordered multilayer micro-and nanostructures: continuous chaotic printing. <em>Biofabrication<\/em>. 12(3), 035023 doi: <a href=\"https:\/\/doi.org\/10.1088\/1758-5090\/ab84cc\">https:\/\/doi.org\/10.1088\/1758-5090\/ab84cc<br><\/a><a href=\"https:\/\/onlinelibrary.wiley.com\/doi\/full\/10.1002\/adma.201906423\">https:\/\/onlinelibrary.wiley.com\/doi\/full\/10.1002\/adma.201906423<\/a><\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Art\u00edculo publicado<\/h2>\n\n\n\n<p>Bol\u00edvar-Monsalve, E. J., Ceballos-Gonz\u00e1lez, C. F., Borrayo-Monta\u00f1o, K. I., Quevedo-Moreno, D. A., Yee-de Le\u00f3n, J. F., Khademhosseini, A., Weiss, P.S., Alvarez, M. M, Trujillo-de Santiago, G. (2021). Continuous chaotic bioprinting of skeletal muscle-like constructs.&nbsp;<em>Bioprinting<\/em>,&nbsp;<em>21<\/em>, e00125.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Congresos y foros virtuales<\/h2>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Bol\u00edvar-Monsalve EJ,\u00a0Ceballos-Gonz\u00e1lez CF,\u00a0Quevedo-Moreno DA,\u00a0Borrayo-Monta\u00f1o KI,\u00a0Lam-Aguilar LL, De la Cruz-Rivas B,\u00a0Alvarez MM, Trujillo-de Santiago G.\u00a0Continuous chaotic bioprinting. Oral presentation. BioNTERM Online Conference on March 29, 2021.<\/li>\n\n\n\n<li>Bol\u00edvar-Monsalve, E. J., Ceballos-Gonz\u00e1lez, C. F., Borrayo-Monta\u00f1o, K. I., Quevedo-Moreno, D. A., Yee-de Le\u00f3n, J. F., Khademhosseini, A., Weiss, P.S., Alvarez, M. M, Trujillo-de Santiago, G.\u00a0Continuous chaotic bioprinting of skeletal muscle-like constructs. Pre-recorded talk. LatinXinBME Virtual Symposium on March 26, 2021.<\/li>\n\n\n\n<li>Ceballos-Gonz\u00e1lez CF,\u00a0Bol\u00edvar-Monsalve EJ,\u00a0Quevedo-Moreno DA, Lam-Aguilar LL, Borrayo-Monta\u00f1o KI, Yee-de Le\u00f3n JF, Zhang YS, Alvarez MM, Trujillo-de Santiago G.\u00a0High-throughput and continuous chaotic bioprinting of spatially-controlled bacterial microcosms. Oral presentation. LatinXinBME Virtual Symposium on March 26, 2021.<\/li>\n\n\n\n<li>Ceballos-Gonz\u00e1lez CF, Bol\u00edvar-Monsalve EJ, Quevedo-Moreno DA, Lam-Aguilar LL, Borrayo-Monta\u00f1o KI, Yee-de Le\u00f3n JF, Zhang YS, Alvarez MM, Trujillo-de Santiago G.\u00a0High-throughput and continuous chaotic bioprinting of spatially-controlled bacterial microcosms. Oral presentation. AIChE Virtual Annual Meeting on November 16-20, 2020.<\/li>\n\n\n\n<li>Ceballos-Gonz\u00e1lez CF,\u00a0Bol\u00edvar-Monsalve EJ,\u00a0Quevedo-Moreno DA, Lam-Aguilar LL, Borrayo-Monta\u00f1o KI, Yee-de Le\u00f3n JF, Zhang YS, Alvarez MM, Trujillo-de Santiago G.\u00a0High-throughput and continuous chaotic bioprinting of spatially-controlled bacterial microcosms. Oral presentation. MIT Microbiome Symposium on April 15, 2021.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Agradecimientos<\/h2>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Al programa \u2018University of California Institute for Mexico and the United States (UC-MEXUS)\u2019.<\/li>\n\n\n\n<li>A la fundaci\u00f3n L&#8217;Or\u00e9al-UNESCO por las Mujeres en la Ciencia (L&#8217;Or\u00e9al-UNESCO For Women in Science).<\/li>\n\n\n\n<li>Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnolog\u00eda de M\u00e9xico (CONACyT).<\/li>\n<\/ul>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Por&nbsp;Edna Johana Bol\u00edvar Monsalve El m\u00fasculo esquel\u00e9tico es un tejido con capacidad autoregenerativa, que brinda soporte y movimiento al cuerpo. Sin embargo, lesiones severas que ocasionen una p\u00e9rdida mayor al 20% del volumen de este tejido, desencadenan inmovilidad f\u00edsica en la zona afectada. Este padecimiento es la segunda causa de discapacidad permanente a nivel mundial. 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