Así es como los investigadores de Stanford están diseñando vasos sanguíneos para imprimir corazones humanos en 3D
¿Se pueden imprimir corazones humanos? Sí. ¿Y hacer que funcionen? Bueno... ahí está el problema. Ahora, un nuevo desarrollo de la Universidad de Stanford promete resolver este obstáculo.
Hay una lista de espera enorme para recibir trasplantes de órganos, muchas de las personas pasan años esperando. Además, incluso si se encuentra un órgano compatible, es posible que el cuerpo lo rechace. Por eso, los científicos están buscando una solución increíble: crear órganos nuevos a partir de las propias células. Esto eliminaría el riesgo de rechazo y las largas esperas.
El problema es que cada órgano posee una red de vasos sanguíneos (la "vasculatura") que es increíblemente compleja y única para cada órgano, que debe imprimirse a la perfección para que ese órgano funcione y sobreviva. No hay dos corazones con la misma red de vasos, por ejemplo. Hasta ahora, diseñar y luego "imprimir" estos intrincados sistemas para un órgano completo con una impresora 3D ha sido casi imposible o ha llevado muchísimo tiempo.
Sin embargo, ahora hay esperanzas. Un grupo de investigadores de la Universidad de Stanford desarrolló una herramienta que permite diseñar y modelar árboles vasculares con un nivel de precisión, realismo y velocidad nunca antes logrado. El avance fue publicado en Science y abre una puerta concreta para llevar la bioimpresión de órganos al siguiente nivel.
La red que da vida
Cuando el corazón late, la sangre recorre un mapa de vasos cada vez más finos que se ramifican hasta alcanzar una escala microscópica. En tejidos exigentes como el corazón, hay más de 2.500 capilares en un milímetro cúbico. Para que cada célula reciba lo que necesita, tiene que estar a menos de 100 o 150 micras de distancia del vaso más cercano. Un sistema vascular deficiente implica que las células simplemente no sobrevivan.
Ahí es donde entra el nuevo algoritmo desarrollado por el equipo liderado por la bioingeniera Alison Marsden. Con él, lograron reducir el tiempo de modelado de una red vascular completa para un corazón humano de varios meses a apenas cinco horas. Según explicaron, el diseño resultante incluye un millón de vasos interconectados, con una cobertura suficiente como para alimentar a cada célula del tejido.
El sistema no solo es rápido: también es realista. Utiliza simulaciones de dinámica de fluidos para garantizar que la sangre (o un fluido con oxígeno y nutrientes) circule como lo haría en un cuerpo humano. Y evita colisiones entre vasos, genera rutas cerradas con una sola entrada y salida, y permite adaptar el diseño a formas anatómicas complejas.
¿Y la impresión?
Por supuesto, diseñar la red es apenas una parte del proceso. Todavía no existe una bioimpresora capaz de replicar con exactitud los millones de vasos diseñados en el modelo completo. Pero sí lograron imprimir versiones más simples: una red de 500 ramificaciones y otra más pequeña que sirvió para una prueba crucial.
Utilizando una impresora que trabaja con células vivas, crearon un anillo de tejido con células renales humanas embrionarias. A través de él imprimieron una red de 25 vasos por donde hicieron circular un fluido oxigenado. El resultado: una gran proporción de las células se mantuvo viva gracias a ese flujo artificial.
Aunque las impresoras 3D actuales no pueden imprimir todos esos millones de vasos diminutos a la vez, lograron imprimir un modelo con 500 ramificaciones y demostraron que podía mantener vivas las células que lo rodeaban al bombearles líquidos con nutrientes y oxígeno.
“Demostramos que estos vasos pueden diseñarse, imprimirse y mantener vivas las células”, explicó Mark Skylar-Scott, otro de los líderes del equipo. “Todavía falta para imprimir un órgano completo, pero ahora tenemos el proceso para hacerlo posible”.
El corazón en construcción
Este desarrollo no es solo una proeza técnica: representa un paso clave hacia la posibilidad de fabricar órganos humanos funcionales y a medida. En concreto:
- Resuelve un cuello de botella histórico: la vasculatura. Ahora los investigadores pueden planificar cómo alimentar cada rincón de un órgano impreso, algo esencial para que ese tejido no muera al poco tiempo.
- Acelera la investigación: el nuevo algoritmo permite generar en horas lo que antes tomaba meses. Esto abre la puerta a experimentar más, fallar más rápido y aprender mejor cómo escalar estos modelos a órganos completos.
- Acerca la medicina personalizada: si bien estos canales impresos aún no son vasos sanguíneos funcionales , aún les faltan células musculares y recubrimientos celulares, son un primer paso sólido para alcanzar redes vasculares tan complejas como las del cuerpo humano.
¿Qué falta para que todo esto se convierta en un corazón latiendo fuera del cuerpo? El equipo de Stanford ya está trabajando en los próximos pasos. Uno de los desafíos es convertir esos canales impresos en vasos sanguíneos realmente funcionales: no solo estructuras huecas, sino conductos vivos, con células musculares, revestimientos celulares y todo lo necesario para que funcionen como los del cuerpo humano. También buscan mejorar la precisión y velocidad de las bioimpresoras, que aún no están a la altura de imprimir redes tan densas como las que exige un órgano completo.
Otro frente abierto es más biológico que técnico: estimular el crecimiento natural de los capilares más diminutos, esos que ninguna impresora puede reproducir pero que son clave para alimentar los tejidos. Y finalmente, queda lo más ambicioso: integrar todo - células y vasculatura- en una escala real. Porque el objetivo no es solo imprimir partes. Es construir, célula por célula, un corazón humano completo, hecho a medida y listo para latir.
Referencia de la noticia:
Zachary A. Sexton et al. ,Rapid model-guided design of organ-scale synthetic vasculature for biomanufacturing. Science (2025).