Un paso más cerca de los órganos artificiales: la luz UV da forma a los vasos de hidrogel a escala de arteriolas

Investigadores en Japón han logrado un gran avance en el campo de la biología sintética mediante el desarrollo de una nueva técnica de fotofabricación que permite la creación de hidrogeles tubulares a escala de arteriolas. Publicado en Advanced Materials, el estudio describe un método que utiliza la luz ultravioleta (UV) para dar forma a estructuras complejas de hidrogel, lo que potencialmente acerca la visión de órganos completamente artificiales a la realidad. La técnica se basa en un proceso conocido como ensamblaje de anillo por anillo interfacial guiado por menisco. Implica aprovechar la tensión superficial en una interfaz aceite-hidrogel dentro de un pequeño canal.

Esta tensión superficial forma un menisco, que curva el líquido de manera similar a la superficie del agua en un vaso. Cuando se expone a la luz UV, el hidrogel en esta interfaz curva se solidifica en una estructura similar a un anillo. Al repetir este proceso a intervalos específicos a lo largo del canal, los investigadores pudieron construir una serie de anillos interconectados, que finalmente forman una estructura de hidrogel tubular hueca. Estas estructuras imitan las dimensiones y la curvatura de las arteriolas naturales, que son esenciales para suministrar oxígeno y nutrientes a los tejidos.

La importancia de este avance radica en su potencial para superar un obstáculo importante en el desarrollo de órganos artificiales, la construcción de una red vascular funcional. Mientras que las técnicas existentes pueden crear capilares más pequeños o arterias más grandes, el desafío siempre ha estado en la fabricación de arteriolas, que sirven como el enlace crucial entre estos dos tipos de vasos. Según el autor principal Keisuke Morishima, el método recientemente desarrollado aborda esta brecha al permitir la formación continua de estructuras de anillo en la interfaz del menisco, lo que resulta en hidrogeles tubulares huecos estables.

El proceso permite la creación de tubos de hidrogel con tamaños de luz controlados con precisión y geometrías complejas, como diseños curvos y ramificados. Además, múltiples materiales pueden integrarse en una sola estructura, agilizando el proceso de fabricación y minimizando los residuos en comparación con los métodos tradicionales.

El equipo demostró que su método puede producir estructuras tubulares robustas utilizando hidrogeles biológicamente relevantes, asegurando que mantengan su integridad durante la fabricación. El proceso también puede automatizarse a través de la integración del procesamiento de imágenes y la irradiación UV sincronizada, lo que lleva a superficies más lisas y más uniformes de lo que se podía lograr anteriormente. El autor principal Yuki Kamiya enfatizó las implicaciones más amplias de este trabajo, señalando que la integración de tales sistemas de fabricación de hidrogeles con componentes de control de flujo microfluídico es muy prometedora para producir modelos vasculares que replican aspectos de los sistemas vivos.

Estos modelos podrían desempeñar un papel fundamental en el avance del desarrollo de tejidos y órganos sintéticos. Más allá del ámbito de los órganos artificiales, la tecnología tiene aplicaciones potenciales en el descubrimiento de fármacos, el modelado de enfermedades, la tecnología alimentaria, la robótica blanda y los sistemas biohíbridos. A medida que el campo continúa evolucionando, las mejoras adicionales de este método pueden acercarnos a la realización del objetivo a largo plazo de crear tejidos y órganos humanos sintéticos completamente funcionales.