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Biofabricación de tejidos/órganos 13/03/2013
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Biofabricación de tejidos/órganos
13/03/2013
BIOPRINTING: Recientes aproximaciones
Una definición actual de Bioprinting viene establecida como el uso de
tecnologías de impresión que deposita células vivas, componentes de la
matriz extracelular (ECM), factores bioquímicos, proteínas, drogas y
biomateriales sobre un sustrato receptor sólido o tipo gel.*
En los últimos tiempos, las técnicas de impresión 2D están siendo
reemplazadas por técnicas 3D que presentan mejores microambientes
para el desarrollo celular.
*”Bioprinting for stem cell research” Trends in Biotechnology, 2013, 31,10-19.
BIOPRINTING: Recientes aproximaciones
En este sentido, algunos de los últimos resultados en ingeniería de tejidos
han estado basados en el empleo de técnicas de bioprinting “libres de
scaffold”.*
En estas nuevas tecnologías aparecen como conceptos clave:
o Bio-ink: agregados multicelulares compuestos por todos los tipos de
células que se encuentran en el tejido u órgano que debe ser
“impreso”.
o Bio-paper: Hidrogel que sirve como entorno de apoyo para el
crecimiento celular y resulta fácilmente eliminable.
*”Toward engineering functional organ modules by additive manufacturing” Biofabricaton, 2012, 4, 22001.
EJEMPLO BIOPRINTING: conductos vasculares*
*Toward engineering functional organ modules by additive manufacturing” Biofabricaton, 2012, 4, 22001.
Bioink
Biopaper
Novogen MMX bioprinter
(Organovo)
Modelado bioimpresión:
E) esfera; H) cilindro
Bioreactor
BIOPRINTING: Recientes aproximaciones
En esta técnica, el paso final vendría dado por el diseño, desarrollo e
implementación de una línea de biofabricación de “órganos” (OBL)* que
cubra:
o El desarrollo celular: clasificadores, propagadores y diferenciadores.
o Las simulaciones teóricas de comportamiento y modelización.
o Un encapsulador del material celular (bio-ink).
o Un hidrogel de soporte (bio-paper).
o Una bio-impresora (bioprinter) robotizada.
o Un bioreactor.
.
* “Organ printing: from bioprinter to organ biofabrication line” Biotechnology 2011, 22, 667
Línea de biofabricación TBL/OBL
OBJETIVO:
Desarrollar nuevas Líneas de biofabricación de tejidos/órganos
(TBL/OBL) a medida.
NECESIDADES:
Determinar el material celular a implementar.
Definir simulaciones de comportamiento y programación CAD.
Desarrollar el Bio-ink óptimo.
Definir el Bio-paper de empleo.
Diseñar y desarrollar el bioprinter.
Diseñar y desarrollar un bioreactor que responda a las demandas de
crecimiento celular.
Ensamblar los elementos en un línea de producción que permita la
monitorización inline (sensórica óptica y bioquímica) y la respuesta en
tiempo real (sistemas de ejecución de fabricación-MES-) .
.
CEBL
.
.
El equipo multidisciplinar de trabajo deberá contar con:
Un equipo de biología celular experto en la determinación del material
celular a implementar.
Línea de biofabricación TBL/OBL
CEBL
.
.
El equipo multidisciplinar de trabajo deberá contar con:
Un equipo de ingeniería/biomateriales experto en el desarrollo del Bio-ink.
Biology expert
Línea de biofabricación TBL/OBL
CEBL
.
.
El equipo multidisciplinar de trabajo deberá contar con:
Un equipo de biomateriales encargado de definir el Bio-paper de empleo.
Biology expert Biomaterials expert:
Bio-ink development
Línea de biofabricación TBL/OBL
CEBL
.
.
El equipo multidisciplinar de trabajo deberá contar con:
Simulación y programación CAD.
Biology expert Biomaterials expert:
Bio-ink development
Biomaterials expert:
Bio-paper development
Línea de biofabricación TBL/OBL
CEBL
.
.
El equipo multidisciplinar de trabajo deberá contar con:
PRODINTEC como entidad encargada de diseñar y desarrollar el
bioprinter y el bioreactor que mejor responda a las necesidades del resto
de socios.
Biology expert
Biomaterials expert:
Bio-ink development
Biomaterials expert:
Bio-paper development
Bioimaging&CAD
Línea de biofabricación TBL/OBL
CEBL
El equipo multidisciplinar de trabajo deberá contar con:
Un equipo médico que orientará sobre diseños y características de
productos, siendo el encargado de realizar la validación final del producto
desarrollado.
Biology expert
PRODINTEC:
Bioprinter
development
PRODINTEC:
Bioreactor
development
Bioimaging&CAD
Biomaterials expert:
Bio-ink development
Biomaterials expert:
Bio-paper development
Línea de biofabricación TBL/OBL
Biology expert
Biomaterials expert:
Bio-paper development
PRODINTEC:
Bioprinter
development
PRODINTEC:
Bioreactor
development
Medical team
Validation
Bioimaging&CAD
Biomaterials expert:
Bio-ink development
Línea de biofabricación TBL/OBL
CEBL Línea de biofabricación TBL/OBL
CEBL
.
.
El desarrollo de la presente línea puede ser abordado como:
Un todo. Proyecto global que debería abordar entidades y desarrollos en
paralelo.
Las partes de un todo. Se puede llevar a cabo la obtención de la misma a
partir de proyectos individuales basados en:
a) Desarrollo del bioprinter. Fin principal, necesitará de parámetros
fisicoquímicos iniciales de bioink y biopaper.
b) Desarrollo del bioreactor.
c) Desarrollo del contenido del bioink y del tipo de biopaper más
óptimos para cada proyecto.
TBL/OBL: Posibilidades de desarrollo
CEBL
.
.
Corto plazo:
Conocimiento: Se dispondrá de los primeros datos acerca de prácticas de
bioprinting para la obtención de tejidos humanos.
Promoción: Los socios participantes podrían aumentar su notoriedad
pública gracias a la naturaleza del proyecto, el bioprinting, temática de
rabiosa actualidad.
Ahorro: La promoción de las entidades participantes sería gratuita al ser
consecuencia del desarrollo del proyecto.
Medio plazo:
Posicionamiento: Las entidades se podrán posicionar a nivel nacional
como entidades punteras en trabajos de bioprinting, con las consiguientes
ventajas a nivel de publicidad (conocimiento, obtención de mayor número
de ayudas, etc).
Largo plazo:
Comercial: Si la línea es satisfactoria, se podrán establecer convenios de
explotación comercial bien de la línea en si misma, bien del los productos
fabricados por la misma.
TBL/OBL: Objetivos
CEBL
.
.
PRODINTEC lleva colaborando varios años con el Instituto Oftalmológico
Fernandez-Vega en proyectos de ingeniería tisular.
Dos ejemplos de ello son proyectos multi-socios financiados por el
programa INNPACTO del Gobierno de España:
o PROCUSENS: Desarrollo e innovación de una bioprótesis activa de
cristalino que evite la opacidad de la capsula posterior y de un
instrumento diagnóstico de la sensibilidad de la superficie ocular.
o SILCOR: Desarrollo y optimización de corneas por medio de terapias
avanzadas y nuevos materiales derivados de la seda para su empleo
en reconstrucción de la superficie ocular y queratoplastias.
Estos proyectos llevaron a los primeros trabajos en temas de bioprinting a
través del empleo de scaffolds, siendo un claro ejemplo el proyecto
financiado por el programa INNOVA de Asturias: “Empleo de scaffolds
generados mediante la tecnología de “organ printing” en el desarrollo de
endotelios corneales artificiales”.
En cuanto a experiencia en líneas de fabricación, PRODINTEC ha
liderado el proyecto subvencionado por el programa FP7 de acrónimo
LIGHT ROLLS, basado en el desarrollo de una línea de fabricación
Roll2Roll.
TBL/OBL: ……por qué PRODINTEC
Centro tecnológico para el diseño y la producción industrial
Fundación PRODINTEC
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
SEDE SOCIAL
D Parque Científico Tecnológico de Gijón, zona INTRA. Avda. Jardín Botánico, 1345 • Edificio “Antiguo secadero de tabacos” 33203 Gijón, Asturias T +34 984 390 060 DELEGACIÓN EN MADRID
D Incubadora II – Parque Científico de Madrid C. Santiago Grisolía, 2 – 1º 28760 Tres Cantos, Madrid T +34 667 728 947 www.prodintec.com
