Bioimpresión 3D de nanoestructuras poliméricas y organoides

La investigación clínica posee diversas fases previas (como la experimentación con animales o la investigación preclínica). El objetivo de estas fases es testar productos destinados para uso humano con las mayores garantías para los seres humanos. En la fase preclínica se analiza el efecto de la sustancia sobre líneas celulares o su toxicidad. Estos mismos ensayos deben ser reproducidos sobre animales y una vez que se ha observado tanto el efecto clínico como su baja toxicidad pueden llevarse a cabo los ensayos clínicos sobre seres humanos.

Cada una de las fases posee un coste económico que aumenta conforme se acerca a mercado (la fase preclínica posee costes menores que la investigación en animales y esta a su vez, menores que la investigación clínica en humanos). De ahí, que optimizar el trabajo en cada fase pueda suponer un importante ahorre de coste. Además, la bioética posee cada día una mayor relevancia y reducir el uso de animales en investigación es uno de sus objetivos. Ambos hechos se logran gracias a la tecnología de la bioimpresión y la generación de organoides.

Desde que apareció la impresión en 3D sus aplicaciones han ido en aumento y su uso en biomedicina era previsible y recomendable. Actualmente, IDiBE dispone de un bioplotter GESSIM B5.1. Este equipo fue adquirido para lograr generar una piel artificial, que posee una gran similitud con la piel humana, lo que permite mejorar los estudios preclínicos de manera que se reducen los tiempos de desarrollo y se minimizan los costes asociados al desarrollo de fármacos o productos cosméticos, entre otros.

Igualmente, los ensayos de toxicidad in vitro se realizan sobre líneas celulares. Sin embargo, la toxicidad no actúa igual sobre una célula que sobre un órgano. De ahí que la generación de modelos que actúan de una manera muy similar a los órganos (los llamados organoides) permite realizar estudios tanto de toxicidad como de efectos de las sustancias sobre determinados órganos de manera previa al ensayo sobre animales. Si en estos ensayos se obtuviera una información quese, por ejemplo, que la sustancia es tóxica, se podrían evitar tanto los ensayos sobre animales como su coste en el caso de fármacos que no van a lograr superar los requisitos exigentes para lograr su aprobación como fármacos. El IDiBE trabaja actualmente en la generación de un organoide de piel humana inervada, así como en la generación de nanofibras para la vehiculización de biomoléculas. Tiene también previsto diseñar un organoide de páncreas, así como otros organoides y nanofibras por encargo.

La utilización de la tecnología de bioimpresión y el uso de organoides en investigación preclínica permite reducir tiempos, costes y riesgos en la identificación (lead compounds) y optimización (druglikeness, ADMET) de compuestos bioactivos. Por ello, los servicios de la plataforma están especialmente dirigidos tanto a centros de investigación como a empresas biotecnológicas interesadas en el desarrollo de nuevos principios activos, especialmente empresas farmacéuticas, veterinarias, cosmecéuticas y nutracéuticas.

Este tipo de industrias incluyen las industrias farmacéuticas, veterinarias, cosméticas, cosmecéuticas, nutracéuticas, así como cualquier tipo de industria química interesada en analizar los efectos de sus desarrollos tanto en la piel como en otros órganos como el páncreas.

Otra aplicación es el diseño y bioimpresión de nanofibras que pueden usarse para la vehiculización de biomoléculas o como soporte en la generación de organoides para investigación preclínica.

Gracias al empleo de esta tecnología es posible:

• Mejorar la relación coste-efectividad en el desarrollo de fármacos.
• Realizar cribados de alto rendimiento.
• Reducir los tiempos de desarrollo.
• Reducir el uso de animales de experimentación.
• Ampliar los sistemas de vehiculización.

IDiBE dispone de la tecnología necesaria tanto para producir a través de la bioimpresora/bioplotter como para producir algunos tipos de organoides capaces de ser empleados en investigación biomédica, y de nanofibras capaces de vehiculizar biomoléculas.

• Empresas Farmacéuticas y Veterinarias (I+D).
• Industrias Cosméticas y Cosmecéuticas.
• Empresas Nutracéuticas (Suplementos y Alimentos Funcionales).
• Centros de Investigación y Laboratorios de Toxicología.
• Industria Química con interés en la seguridad de sus desarrollos.

Asia Fernández Carvajal – Instituto de Investigación, Desarrollo e Innovación en Biotecnología Sanitaria de Elche