¿Podemos cultivar tejidos humanos en el laboratorio? Una mirada al futuro de la Ingeniería de Tejidos*
Por Víctor Hugo Cervantes Kardasch**
¿Sabías que ya es posible crear estructuras similares a los tejidos humanos en el laboratorio? Aunque aún no podemos replicarlos por completo, la Ingeniería de Tejidos nos ha acercado mucho a ese objetivo. Esta rama de la ciencia aplicada combina células vivas, materiales biocompatibles que sirven como soporte y sustancias químicas que guían el comportamiento celular. Gracias a esto, hoy se pueden generar cultivos tridimensionales que imitan ciertos tejidos del cuerpo humano.
Estos cultivos no solo son útiles para estudiar cómo funcionan nuestros órganos, sino que también se usan para probar nuevos medicamentos o incluso para diseñar tratamientos que reemplacen tejidos dañados. Pero, para que esto funcione correctamente, es necesario contar con herramientas especializadas: los biorreactores.
Un biorreactor es, en términos sencillos, una especie de “incubadora inteligente” donde se cultivan células en condiciones muy controladas. Con el avance de la tecnología, estos dispositivos se han vuelto cada vez más automatizados y precisos, gracias al uso de microcontroladores como Arduino y al Internet de las Cosas (IoT), que permiten monitorear datos a distancia.
Sin embargo, muchos biorreactores todavía tienen limitaciones: no siempre permiten un control total en tiempo real, no son fácilmente adaptables a distintos experimentos y su interfaz digital suele ser complicada o inexistente. Es aquí donde entra un nuevo desarrollo del Laboratorio de Ingeniería Tisular de la Facultad de Medicina de la Universidad de Colima, que marca una diferencia significativa.
Un sistema que simula la fisiología humana
En nuestro laboratorio hemos diseñado un sistema modular de cultivo tridimensional de células con flujo dinámico y monitoreo inteligente. ¿Qué significa esto? A diferencia de los cultivos tradicionales, que son en 2 dimensiones y en donde el líquido que alimenta a las células (medio de cultivo) está estático, aquí el medio de cultivo fluye continuamente, imitando mejor lo que ocurre en el cuerpo humano, cuando la sangre fluye a través del cuerpo llevando nutrientes y recogiendo productos de desecho.
Este sistema está compuesto por módulos que se pueden ajustar según las necesidades del experimento, cada módulo permite condiciones experimentales únicas, cada módulo tiene sensores integrados para medir, por ejemplo, la concentración de CO₂, la temperatura, el color o la turbidez del líquido (esto nos ayuda a darnos cuenta del buen estado). Toda esta información se transmite a un microcontrolador conectado a internet, lo que permite ver en tiempo real cómo va el cultivo desde cualquier computadora o celular.
Una de sus partes más innovadoras es una cámara de cultivo de microflujo con cámaras intercambiables con pozos interconectados con canales. En estos pozos se colocan pequeños discos de biomaterial, varios discos por pozo, dispuestos como si fueran monedas apiladas, en estos discos crecen las células en tres dimensiones, la matriz de biomaterial les permite organizarse espacialmente. Estos discos, pueden recuperarse posteriormente y determinar cómo las células se adhieren al disco el análisis microscópico es mucho más fácil.
La ciencia de los líquidos: diseñar con mecánica de fluidos
Para diseñar este dispositivo tuvimos que entender cómo se comportan los líquidos en espacios muy pequeños. Para eso, usamos principios de la mecánica de fluidos, como las ecuaciones de Navier-Stokes, que nos permiten calcular cómo se mueve el líquido dentro del biorreactor.
Aplicamos simulaciones computacionales avanzadas con el software OpenFOAM, una herramienta libre que modela el flujo del líquido en 3D. Gracias a estas simulaciones, pudimos ver cómo circula el medio de cultivo, dónde se forman remolinos o zonas de baja velocidad, y cómo estos factores pueden afectar a las células que cultivamos. Esta información no solo nos ayuda a entender qué pasa dentro del sistema, sino que también nos permite mejorar su diseño, haciéndolo más eficiente, económico y adaptable.
Una herramienta al servicio de la medicina del futuro
Este nuevo sistema tiene un gran potencial en muchos campos: desde la investigación biomédica básica hasta el desarrollo de medicamentos, ensayos toxicológicos y estrategias de regeneración de tejidos. Al integrar biología, ingeniería, automatización y herramientas digitales, representa un paso adelante hacia una medicina más personalizada e innovadora.
La meta es clara: construir entornos de laboratorio que se parezcan cada vez más al cuerpo humano, para entender mejor las enfermedades y encontrar nuevas formas de curarlas.
*Este texto fue presentado en el 11° Congreso Internacional de Biomateriales e Ingeniería de Órganos y Tejidos de la RedBIOT (22 de octubre de 2024) y en el Seminario de Física y Cómputo del Instituto de Física de la UNAM el 23 de octubre de 2024 cuyo enlace es el siguiente: https://www.youtube.com/live/sVVAK7Bna94?si=cfJyY7DAELFq9wYC
**Profesor Investigador de Tiempo Completo de la Facultad de Medicina y Miembro del Sistema Nacional de Investigadoras e Investigadoras, Nivel 1
Las opiniones expresadas en este texto periodístico de opinión son responsabilidad exclusiva del autor y no son atribuibles a El Comentario.
