Cada año, millones de personas en el mundo pierden la visión debido a enfermedades o lesiones que afectan la córnea. Esta estructura transparente en la parte frontal del ojo es vital para enfocar la luz y permitir la visión clara. Sin embargo, el número de donantes de córneas es limitado, lo que deja a muchos pacientes sin acceso a un trasplante.
Gracias a un avance revolucionario, esta situación podría cambiar drásticamente. Un equipo de científicos de la Universidad de Newcastle ha logrado imprimir córneas humanas en 3D, utilizando una biotinta compuesta por colágeno y células del estroma corneal. Este logro representa una esperanza real para restaurar la vista a millones de personas en todo el mundo.
Este tipo de investigación, conocida como bioimpresión 3D, permite fabricar tejidos vivos capa por capa con una precisión milimétrica. En el caso de las córneas humanas impresas en 3D, el objetivo es replicar la forma, la transparencia y la funcionalidad del tejido natural.
¿Qué es la córnea y por qué es tan importante?
La córnea es la capa más externa y transparente del ojo, y actúa como una ventana que controla y enfoca la entrada de luz. Representa alrededor del 80% del poder de refracción del ojo. Su estructura precisa y curvatura son fundamentales para ver con claridad.
Esta estructura está compuesta en gran parte por colágeno y queratocitos, células especializadas que ayudan a mantener la transparencia y resistencia de la córnea. Cuando se daña por traumatismos, infecciones o enfermedades como el tracoma, la visión puede deteriorarse de manera permanente.
En estos casos, la solución tradicional ha sido el trasplante de córnea. Sin embargo, la escasez de donantes y la posibilidad de rechazo inmunológico hacen que esta opción no esté disponible o sea ineficaz para muchos pacientes.
Bioimpresión 3D de córneas humanas
La bioimpresión 3D es una tecnología emergente que permite crear estructuras biológicas a partir de modelos digitales. En el estudio publicado en Experimental Eye Research, los investigadores diseñaron una córnea humana impresa en 3D utilizando un modelo digital basado en datos reales de un paciente.
La impresión se realizó con una biotinta desarrollada en el laboratorio, compuesta por colágeno metacrilado y alginato, que ofrece una combinación ideal de transparencia y resistencia. A esta mezcla se le incorporaron queratocitos humanos, con una viabilidad celular superior al 90% luego de la impresión.
Las córneas humanas impresas en 3D mostraron una geometría similar a la natural, con una curvatura adecuada y una transparencia suficiente para su eventual uso clínico. Además, se comprobó que las células seguían vivas y activas incluso siete días después del proceso.
Desarrollo del modelo: diseño, soporte y materiales utilizados
Para lograr una impresión realista, se empleó un modelo digital de córnea obtenido mediante la técnica de cámara de Scheimpflug rotatoria. Este modelo sirvió de base para construir una estructura de soporte 3D que permitiera mantener la forma de la córnea durante el proceso de bioimpresión.
El soporte fue impreso con plástico ABS y se utilizó una metodología llamada FRESH (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels), que permite imprimir estructuras blandas dentro de un medio de gelatina. Esta técnica evita que la estructura colapse mientras se imprime capa por capa.
Los investigadores probaron distintas combinaciones de colágeno y alginato para lograr una biotinta con la viscosidad adecuada. La mezcla más eficiente, llamada Coll-1, contenía una proporción óptima que ofrecía buena impresión, transparencia y estabilidad mecánica.
Evaluación de los resultados: forma, viabilidad y funcionalidad
Una vez impresas, las estructuras fueron analizadas para determinar su grosor, curvatura y transparencia. Las medidas centrales y periféricas se mantuvieron dentro del rango esperado para una córnea humana real, especialmente con boquillas de impresión de 200 µm.
En cuanto a la viabilidad celular, los queratocitos mostraron un 92% de supervivencia al día siguiente de la impresión, y un 83% luego de siete días. Además, se observó que las células mantenían su morfología y mostraban signos de proliferación.
Estos resultados indican que las córneas humanas impresas en 3D no solo mantienen su forma y estructura, sino que también ofrecen un entorno favorable para el crecimiento celular, un paso clave para su uso en medicina regenerativa.
¿Qué podría significar esto para el futuro de los trasplantes?
Según el estudio, este avance podría marcar un antes y un después en el campo de la oftalmología. Las córneas humanas impresas en 3D podrían resolver el problema crónico de escasez de donantes y ofrecer trasplantes personalizados, creados con las células del propio paciente.
Esto reduciría el riesgo de rechazo inmunológico y aumentaría las tasas de éxito. Además, permitiría la producción en serie de córneas para estudios experimentales, pruebas farmacológicas y modelos de enfermedad, sin necesidad de tejido humano.
Aunque aún se necesita más investigación para comprobar la funcionalidad a largo plazo y la seguridad en humanos, el camino hacia los trasplantes de córneas bioimpresas está cada vez más cerca.
Un hombre de 78 años recupera la vista gracias a un implante de córnea artificial.
Conclusión
La creación de córneas humanas impresas en 3D representa un hito en la medicina regenerativa y la bioimpresión de tejidos. Gracias a la combinación de tecnología, biotinta especializada y diseños digitales, es posible fabricar estructuras complejas, vivas y funcionales que imitan a la perfección el tejido humano.
Este avance no solo abre la puerta a tratamientos personalizados y eficaces para la ceguera corneal, sino que también ofrece nuevas herramientas para la investigación biomédica. Si los futuros estudios en humanos confirman su eficacia, podría significar la restauración de la vista para millones de personas en el mundo.
Isaacson, A., Swioklo, S., & Connon, C. J. (2018). 3D bioprinting of a corneal stroma equivalent. Experimental Eye Research. https://doi.org/10.1016/j.exer.2018.05.010