Biofabricación de tejidos/órganos

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Biofabricación de tejidos/órganos

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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.

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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.

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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

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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.

.

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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-)

.

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CEBL

.

El equipo multidisciplinar de trabajo deberá contar con:

 Un equipo de biología celular experto en la determinación del material celular a implementar.

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CEBL

.

 Un equipo de ingeniería/biomateriales experto en el desarrollo del Bio-ink.

Biology expert

Línea de biofabricación TBL/OBL

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CEBL

.

 Un equipo de biomateriales encargado de definir el Bio-paper de empleo.

Biology expert Biomaterials expert:

Bio-ink development

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CEBL

.

 Simulación y programación CAD.

Biology expert Biomaterials expert:

Bio-ink development

Biomaterials expert: Bio-paper development

Línea de biofabricación TBL/OBL

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CEBL

.

 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

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CEBL

 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

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Biology expert Biomaterials expert: Bio-paper development PRODINTEC: Bioprinter development PRODINTEC: Bioreactor development Medical team Validation Bioimaging&CAD Biomaterials expert: Bio-ink development

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CEBL

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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.

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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.

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CEBL

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 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.

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Centro tecnológico para el diseño y la producción industrial

Fundación PRODINTEC

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