El desafío de reproducir vasos sanguíneos en el laboratorio ha sido uno de los obstáculos más significativos en la ingeniería de tejidos. Los capilares, los vasos más finos de la red vascular, tienen un tamaño microscópico de apenas 0,005 milímetros —34 veces más delgados que un cabello humano— y permiten el paso de células sanguíneas en fila única. Estas estructuras son críticas porque perfunden los tejidos, entregando oxígeno y nutrientes esenciales para la supervivencia celular.
El equipo dirigido por la ingeniera mecánica Ritu Raman del MIT ha publicado un estudio que detalla un enfoque completamente nuevo basado en fuerzas magnéticas que estiran y posicionan suavemente las células de los vasos sanguíneos con una precisión significativamente mayor que los métodos anteriores. "Los tejidos saludables dependen de redes de vasos sanguíneos organizadas, pero los protocolos de última generación no permiten fabricar tales redes dentro de tejidos diseñados", explicó Raman. "La capacidad de programar el crecimiento de vasos sanguíneos con señales físicas puede permitir la fabricación reproducible y escalable de tejidos diseñados que puedan implantarse en el cuerpo para restaurar la función después de enfermedades o lesiones debilitantes".
El sistema se basa en un pequeño chip que contiene células endoteliales —las células que recubren los vasos sanguíneos— cultivadas en laboratorio y suspendidas en un gel de colágeno, la proteína que es uno de los bloques de construcción más importantes del cuerpo humano. Un imán diminuto se colocó dentro del chip, controlado por varios imanes externos en tres dimensiones. Al ajustar la fuerza sobre el imán del chip, los investigadores pudieron determinar cómo crecían los nuevos vasos sanguíneos.
Modificando la intensidad del tirón magnético externo, el equipo logró controlar la longitud y el número de nuevos vasos que aparecían. Aunque aún se encuentra en una etapa temprana de prototipo, los resultados iniciales son prometedores. "El hallazgo principal es que estirar el vaso sanguíneo hacia adelante y hacia atrás parece mejorar el número de nuevos capilares que crecen", señaló Raman. "Las fuerzas mecánicas juegan un papel importante en nuestros cuerpos. Eso significa que si quieres crecer más o menos vasos, o vasos más cortos o más largos, o vasos en ciertas direcciones, ahora sabemos cómo hacerlo".
La formación de nuevos vasos sanguíneos se conoce técnicamente como angiogénesis. Los métodos anteriores para recrearla artificialmente no han proporcionado un control suficiente. Los vasos sanguíneos pueden imprimirse actualmente en 3D o cultivarse a partir de células individuales en placas de Petri llenas de nutrientes y otros químicos, pero los científicos han estado buscando algo que funcione con mayor precisión. "Puedes intentar patrones de señales químicas, como factores de crecimiento, para dirigir dónde crecen los vasos, pero no puedes hacerlo con mucha precisión", explicó Raman. "Por lo tanto, necesitamos otros tipos de señales que puedan ser patrones para ayudarnos a construir tejidos con vasos organizados".
El equipo de investigación también investigó los mecanismos subyacentes en funcionamiento. Repitieron sus experimentos utilizando células genéticamente modificadas para funcionar sin el gen PIEZO1. Este gen controla los "guardianes celulares" —canales de iones responsables de lo que entra y sale de una célula, en este caso, un tipo específico que responde a la presión mecánica. Se crearon menos vasos sanguíneos con PIEZO1 desactivado, demostrando que la activación del canal de iones es crucial para el proceso.
Los próximos pasos incluyen evaluar qué tan bien fluye la sangre a través de las arterias, venas y capilares creados con el chip, e integrar estructuras de vasos sanguíneos en órganos y tejidos reales cultivados en laboratorio, comenzando con el músculo. "Ahora estamos investigando cómo el patrón preciso del crecimiento de vasos sanguíneos puede ayudar a mejorar la función muscular", dijo la ingeniera biomédica Jessica Shah, también del MIT.
Este avance representa un hito importante en la medicina regenerativa, ya que resuelve uno de los problemas fundamentales que ha limitado la creación de órganos funcionales en laboratorio. La capacidad de controlar con precisión cómo crecen los vasos sanguíneos podría permitir la fabricación de tejidos complejos que algún día reemplacen partes dañadas o enfermas del cuerpo humano, transformando el tratamiento de enfermedades degenerativas, lesiones graves y otros trastornos que actualmente carecen de soluciones efectivas.