Modelo de Barrera hematoencefálica (BHE): su uso se ha dirigido a la determinación de la permeabilidad de fármacos y terapias avanzadas (ATMP) en desarrollo, que tras su aprobación serán usadas para el tratamiento de enfermedades neurológicas. Los modelos actuales de BHE no son suficientemente realistas.
Scaffold para regeneración ósea: Su uso se ha dirigido a tratamientos personalizados de regeneración ósea que tengan en cuenta la estructura concreta de la zona a tratar. Los modelos actuales son homogéneos y no reproducen dicha complejidad.
En este proyecto, por tanto, se han conjugado dos aplicaciones diferentes de la fabricación aditiva en el sector biomédico, bajo una misma metodología de fabricación.
Scaffolds para regeneración ósea
A partir de imágenes de micro tomografía computarizada (μCT) se ha reconstruido la estructura de un defecto óseo del que, por sus dimensiones, no es posible esperar una regeneración satisfactoria por medios naturales: defecto óseo de tamaño crítico. La resolución de la estructura es gruesa en comparación con el caso, pero su volumen puede llegar a ser mayor (varios cm3). El material elegido es un polímero bio-absorbible (poli- caprolactona, PCL). El scaffold es luego procesado con la adición de proteínas osteogénicas (proteína morfogenética ósea, rhBMP-2) así como células progenitoras mesenquimales.
Se han conseguido implantes con una estructura 3D bastante fiel al hueso a regenerar con buena conectividad y porosidad (Figuras 1 A, 1 B). Adicionalmente se ha conseguido imprimir sobre los scaffolds 3D con una membrana de PCL que permitirá añadir los distintos tratamientos (células, morfógenos, etc.) de una forma que mimetiza la respuesta fisiológica al daño tisular (Figura 1 C-1 F). En la segunda mitad de 2019 se ha continuado con la impresión de diferentes scaffolds para satisfacer las demandas de injertos en las pruebas en animales llevadas adelante en la CUN.
Modelos de Barrera hematoencefálica
A partir de imágenes de microscopía confocal de tejidos reales, se ha generado un modelo multiescala de la barrera tridimensional. Se han alcanzado resoluciones de fabricación de hasta 50m y volúmenes de impresión de varios mm3. Estos dispositivos se utilizan en la investigación in vitro de fármacos destinados al tratamiento de enfermedades neurodegenerativas. Dicho modelo es utilizado para el crecimiento tridimensional de células endoteliales, pericitos y astrocitos, subpoblaciones específicas que simulan la barrera con mayor fidelidad.
Se ha trabajado en la optimización de una formulación de Polietilenglicol diacrilato (PEGDA) adecuada para su uso en el equipo de estereolitografía para impresión 3D Peopoly Moai.
Se ha analizado el efecto de los siguientes parámetros sobre una concentración de solución de PEGDA determinada 1,12gr/ml comparando el resultado obtenido con respecto al diseño obtenido con una resina referencia del propio equipo: concentración de fotoiniciador, concentración de absorbente y la potencia del láser del equipo.
La zona central que presenta los microcanales más estrechos es a su vez la zona donde se produce la adhesión celular y la bicapa que conforma la BHE artificial. En la zona interior se promueve la adhesión de epiteliales, mientras que en la exterior se adhieren los pericitos/astrocitos. El dispositivo se termina con conexionado microfluídico estándar (tubería 1/32” conectores C100).
Se preparó una primera formulación con PEGDA y un fotoiniciador, en este caso se utilizó 2,2- dimetoxi-2 fenil acetofenona (DMPA) y se prepararon films para estudiar la adherencia celular sobre este tipo material.
A priori es conocido que el PEGDA de por si no presenta buena adherencia celular, por lo que es necesario funcionalizar superficialmente los films con biomoléculas promotoras de la adhesión celular, en este caso se utilizó Laminina.
Los films fueron producidos por Naitec y enviados a Navarrabiomed donde se les funcionalizó con laminina y se realizaron los cultivos celulares. A posteriori se analizó la adherencia celular mediante microscopía electrónica de barrido por parte de Naitec.
