La lista de espera actual para trasplantes de órganos ha crecido de manera constante en las últimas décadas hasta llegar a más de 120 mil candidatos a la espera de recibir un órgano. Solo en los Estados Unidos de América, cada día mueren en promedio 18 personas esperando un trasplante de órgano debido a la escasez de donadores. En México la situación no es diferente; el órgano humano más demandado para trasplante es el riñón, debido en gran medida al aumento en la prevalencia de diabetes mellitus y de hipertensión arterial. De 15 702 personas que están en espera de un riñón en México, solo 2 700 personas lograrán recibirlo. Es decir, alrededor del 83% de las personas que actualmente necesitan un riñón, se quedarán sin recibirlo.

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Enero – Abril 2024, Vol. 2, No. 1
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¿Es posible la bioimpresión de órganos?
Lucy-Caterine Daza-Gómez,1
Karen Yesenia Pérez-Salas 2
Demanda de órganos
La lista de espera actual para trasplantes de
órganos ha crecido de manera constante en las
últimas décadas hasta llegar a más de 120 mil
candidatos a la espera de recibir un órgano. Solo
en los Estados Unidos de América, cada día mueren
en promedio 18 personas esperando un trasplante
de órgano debido a la escasez de donadores. En
México la situación no es diferente; el órgano
humano más demandado para trasplante es el
riñón, debido en gran medida al aumento en la
prevalencia de diabetes mellitus y de hipertensión
arterial. De 15 702 personas que están en espera de
un riñón en México, solo 2 700 personas lograrán
recibirlo. Es decir, alrededor del 83% de las
personas que actualmente necesitan un riñón, se
quedarán sin recibirlo. Y la demanda de trasplante
de órganos sigue aumentando, al igual que la
escasez de donantes adecuados. La necesidad de
fabricar órganos de forma artificial y suplir la
demanda actual, propicia el nacimiento de la
ingeniería de tejidos, también conocida como
biofabricación, la cual es un proceso que consiste
en la construcción de tejidos y órganos vivos
utilizando técnicas avanzadas y células vivas. En la
década de los 60’ comenzó a desarrollarse esta
disciplina, y ha avanzado con el desarrollo de
matrices tridimensionales (andamios) para cultivar
células en ellos, tratando de imitar los tejidos
reales. Uno de los avances más significativos en
esta rama ha sido la fabricación de órganos
artificiales, como una vejiga urinaria utilizando
células del propio paciente.
Por otro lado, en la segunda década del siglo XXI
comienza a tener gran auge la manufactura
aditiva, popularmente conocida como impresión en
tres dimensiones. Esta tecnología le ha dado un
impulso importante a la ingeniería de tejidos,
generando una rama nueva dentro del campo de la
biofabricación, la cual se ha denominado
bioimpresión 3D (tres dimensiones).
Bioimpresión 3D
La historia de la bioimpresión se remonta a 1984
con el nacimiento de la primera técnica de
impresión 3D, conocida como la estereolitografía. A
partir de ahí, se definió la impresión 3D como un
proceso de fabricación aditiva, que consiste en la
obtención de objetos 3D mediante la deposición
capa por capa. La bioimpresión es una técnica
utilizada para obtener órganos de forma sintética.
Se puede definir como la manipulación de células
vivas para construir tejidos en 3D, utilizando un
equipo de manufactura aditiva que permite
construir estructuras tridimensionales
(previamente definidas) que contiene biomateriales
y/o células vivas (denominadas en conjunto como
biotinta), está técnica logra sincronizar la
deposición/entrecruzamiento de la biotinta con un
movimiento motorizado. Esta definición se limita al
uso de células, sin embargo, la bioimpresión se
puede clasificar en 4 niveles diferentes,
dependiendo de la interacción con el cuerpo
humano (figura 1).
Figura 1. Clasificación de la bioimpresión 3D.
Por ejemplo, se puede hablar de bioimpresión
“nivel 1” cuando se usan equipos tradicionales de
impresión 3D, para fabricar tumores, los cuales son
diferentes para cada paciente, ya que pueden
crecer en diferentes trayectorias. Estos tumores
fabricados sirven como guía quirúrgica para los
médicos, y determinar estrategias personalizadas,
minimizando los daños durante las cirugías. En este
caso no es necesario que los materiales con los que
se fabrican los productos sean biocompatibles,
debido a que no interaccionan con el cuerpo del
paciente. En el “nivel 2” de bioimpresión, está la
fabricación de prótesis, como las prótesis de

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cadera, las cuales son las más demandadas en
México. Este tipo de prótesis quedan fijas dentro
del cuerpo receptor, y el objetivo final es que
mantengan su estructura intacta; que no se
degraden con el tiempo. En el “nivel 3”, se propone
la fabricación de sistemas que estén compuestos
de materiales biocompatibles, capaces de
degradarse a una tasa controlable del cuerpo
humano. En todos los niveles de fabricación
anteriores, no se incluyen células; sin embargo, en
el último nivel, se incorporan células, y es donde se
engloba la impresión de órganos humanos.
Proceso de bioimpresión 3D
El proceso de bioimpresión consta en general de 4
etapas (Figura 2). La primera etapa es el pre-
procesamiento, el cual consiste en obtener
imágenes del órgano de interés mediante TC
(tomografía computarizada), resonancia
magnética, rayos X o ultrasonido. Una vez
obtenidas las imágenes del órgano se hace un
modelado 3D y una segmentación (cortar el modelo
en muchos pedazos, que sirven como guía para la
deposición del material), esto se hace cuando se
quiere obtener un órgano a la medida, es decir un
órgano específico para determinada persona
(órgano a medida). Sin embargo, el diseño del
órgano se puede obtener directamente a través de
un software de diseño asistido por computadora
(CAD, por sus siglas en inglés). Posteriormente, los
modelos 3D del órgano y/o tejido se dividen en
cortes horizontales 2D (con tamaño y orientación
personalizables) mediante un software
específico. Una vez obtenido el modelo 3D. La
segunda etapa consiste en la preparación de la
biotinta, que son materiales cuya composición
debe incluir I.) Células vivas, preferiblemente del
mismo paciente para evitar rechazo de los órganos,
II.) Un buffer el cual es importante para mantener
un pH adecuado que permite el crecimiento de las
células, III.) Biomateriales, los cuales son los
encargados de dar rigidez al órgano, y sirve de guía
para el crecimiento de las células, es decir actúa
como una plantilla, y “les dirá” a las células la forma
que deberán seguir para formar un órgano. En
general, este biomaterial deberá ir degradándose,
para que dé cabida a nuevo tejido formado por las
células. Por lo cual, es muy importante la selección
del material, ya que como primera medida debe ser
biocompatible, y que los productos de su
degradación no sean tóxicos, y puedan inducir la
muerte de las células. IV.) Otros ingredientes que
deben tener las biotintas son las moléculas
biológicas, las cuales incluyen factores de
crecimiento, hormonas, proteínas, aminoácidos,
antibióticos y antimicóticos, todos ellos enfocados
al crecimiento y/o la diferenciación celular. Deben
elegirse cuidadosamente los componentes de la
biotinta de acuerdo con los requisitos estructurales
y los enfoques para la impresión, ya que es crucial
garantizar la biocompatibilidad, la imprimibilidad y
buenas propiedades mecánicas.
Figura 2. Etapas de la bioimpresión 3D.
En la tercera etapa se lleva a cabo la impresión
de la geometría deseada. Antes de la bioimpresión,
es necesario confirmar la configuración adecuada
de los parámetros de impresión, como la velocidad,
temperatura de impresión. En esta etapa se pueden
usar diferentes tipos de bioimpresión, entre las más
importantes está la basada en extrusión de
material, la cual es la más popular, y es la que se
muestra en la Figura 2. Sin embargo, existen otras
más como la basada en gotas, en láser o la
estereolitografía.
La cuarta y última etapa de la bioimpresión,
consiste en el post-procesamiento. Después de la
bioimpresión, el objetivo es hacer que las células
que se encuentran dispersas en la biotinta crezcan,
maduren (si es el caso) y proliferen, de esta manera
puedan formar conexiones y generen algunas
funciones del tejido/órgano natural a través de
estimulación física y química.

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¿Puede la bioimpresión 3D ser una
tecnología que permita la fabricación de
órganos personalizados?
La respuesta es sí, ya que la bioimpresión 3D ha
evolucionado rápidamente durante las últimas tres
décadas, y estudios recientes han logrado grandes
avances en la fabricación de organoides (mini-
órganos) y la construcción de modelos in vitro (un
ambiente controlado fuera del cuerpo; en el
laboratorio). Por ejemplo, en 2019, un investigador
israelí logró fabricar un corazón permeable a
escala reducida. Y unos meses más tarde,
investigadores estadounidenses lograron la
bioimpresión de corazones humanos de colágeno
a varias escalas. Esto representa un avance
significativo en biofabricación de construcciones
de tejido específicas para cada paciente. Sin
embargo, en la actualidad, utilizar la bioimpresión
3D para resolver la escasez de trasplantes de
órganos es demasiado optimista, debido a la
complejidad de los órganos humanos. Además, las
técnicas actuales todavía tienen mucho margen de
progreso, por ejemplo, la resolución y la velocidad
de la impresión. Además, la bioimpresión a
múltiples escalas, múltiples materiales y múltiples
células se está convirtiendo en el foco del
desarrollo futuro.
Se espera que esta técnica de biofabricación
continúe evolucionando para lograr el proceso
desde la similitud estructural hasta la
funcionalidad. A través de esta técnica se han
logrado casos exitosos relacionados con
aplicaciones de piel, cartílagos, nervios, huesos,
riñones y tejido cardíaco. Pero aún quedan varios
desafíos, debido a que los tejidos humanos son
extremadamente complejos, aún no es posible
recapitular sus características funcionales y
estructurales utilizando un solo material.
Palabras clave: biompresión 3D; biofabricación;
órganos; manufactura aditiva.
Agradecimientos
A la Dra. Lucy Caterine-Daza Gómez agradece por
la estancia posdoctoral realizada mediante
Programa de Becas Posdoctorales en la UNAM
(POSDOC). También se agradece a los proyectos
PAPIIT IG100220 y CONAHCyT 140617. La Dra. Karen-
Pérez agradece el financiamiento otorgado por
CONAHCyT por la beca posdoctoral con CVU
779993.
1
Lucy Caterine Daza Gómez: Química con Maestría
y Doctorado en Ciencias Químicas. Completó un
posdoctorado en el Instituto de Ciencias Aplicadas
y Tecnología (ICAT). Es candidata a investigadora
en el Sistema Nacional de Investigadores (SNI) y ha
contribuido en la enseñanza universitaria,
dirigiendo cursos de licenciatura en la Facultad de
Ingeniería de la UNAM.
Contacto: caterine.daza@icat.unam.mx
2 Karen Yesenia Pérez Salas: realiza una estancia
posdoctoral en la UNAM.
Contacto: karen.perez@icat.unam.mx
Lecturas recomendadas
Crespo Garay C. (2021). La bioimpresión 3D, el futuro
de los trasplantes de órganos. Revista Nat Geo,
Ciencia.
Marchante A. (2023). Proyectos de bioimpresión:
órganos y tejidos impresos en 3D. 3D Natives.
Santillán M.L. (2020). Impresión 3D y sus nuevas
tendencias. Ciencia UNAM-DGDC.
Recibido: febrero 23 de 2024
Aceptado: abril 08 de 2024
Publicado: mayo 10 de 2024