Introducción al Cultivo Celular y la Ingeniería de Tejidos

Cultivo Celular

La célula es la unidad estructural básica que conforma a los seres vivos (200x10^12 cel/cuerpo), con un tamaño de 10-100 micras.

El cultivo celular es un conjunto de técnicas que permiten el mantenimiento de las células in vitro, manteniendo al máximo sus propiedades fisiológicas, bioquímicas y genéticas. Permite el crecimiento y desarrollo controlado de las células fuera del organismo.

Cultivo Celular Animal

El cultivo celular animal se puede obtener a partir de un embrión (huevo) mediante disección y degradación enzimática. Las células que se cultivan directamente desde un sujeto se conocen como células primarias. Estas células pueden crecer en suspensión o de manera adherente.

Las recetas para los medios de crecimiento pueden variar en pH, concentración de glucosa y factores de crecimiento. Su función principal es la proliferación celular, migración celular, diferenciación celular y apoptosis (control del ciclo celular).

Ciclo Celular

El ciclo celular se divide en las siguientes fases:

• G1: Crecimiento celular con síntesis de proteínas y ARN.
• S: Replicación del ADN.
• G2: Continúa la síntesis de proteínas (G1) y aumento del citoplasma.
• M: División celular (mitosis, meiosis).

Ingeniería de Tejidos

La ingeniería de tejidos es una disciplina de la biomedicina que, combinando células, materiales y las herramientas de la ingeniería, intenta diseñar estructuras biológicas funcionales para sustituir, reparar o regenerar tejidos dañados.

Andamios

Los andamios son estructuras que se utilizan en la ingeniería de tejidos. Sus requisitos son:

• Estructura porosa para favorecer la integración y vascularización del tejido.
• Biocompatibilidad.
• Biodegradabilidad.
• Buenas propiedades mecánicas.
• Superficie que favorezca la adhesión, diferenciación y proliferación celular (ECM).

Biomateriales

Los biomateriales son materiales biocompatibles capaces de estar en contacto con el tejido, completar el tejido y/o ayudar a su funcionamiento. Un ejemplo es la hemodiálisis, que sustituye las funciones del riñón. La sangre pasa por un filtro donde se depura, regresando al paciente libre de impurezas.

Ley de Fick

La velocidad de difusión de una sustancia a través de una membrana viene determinada por la ley de Fick: la velocidad de difusión es directamente proporcional a una constante K, a la superficie de absorción (A) y al gradiente de concentración (C1-C2), e inversamente proporcional al grosor de la membrana (d).

Fórmula: V=K((A(C1-C2))/d)

Impresión 3D

El proceso de impresión 3D para biomedicina suele seguir los siguientes pasos:

1. Se parte de una imagen diseñada en Tinkercad o de una tomografía computarizada (CT) en formato DICOM.
2. La imagen se abre en el software 3D Slicer, que convierte el modelo 3D en instrucciones de impresión, cortando el modelo en secciones transversales. Aquí se genera el archivo STL.
3. Se utiliza el software Blender para editar el modelo (escala).
4. El software Meshmixer sirve para buscar imperfecciones en la imagen y repararlas en formato STL.
5. El archivo STL se abre en Slic3r para generar el G-code.
6. El G-code se lleva al software Repetier-Host para ejecutar la impresión.