Collagen obtaining for 3D printing to create biological substitutes for biomedical applications

Resumen

Los andamios biodegradables con estructura tridimensional porosa son la base para la regeneración tisular, siendo componentes fundamentales para la ingeniería de tejidos; sobre ellos se realizan cultivos celulares para producir sustitutos biológicos que restauren o reparen daños en tejidos u órgano. El colágeno es el principal constituyente proteico de la matriz extracelular humana y posee una estructura que favorece la unión, migración y en ciertos casos la diferenciación de las células, siendo uno de los materiales más estudiados para el desarrollo de andamios. Sin embargo, su uso para fabricar estructuras tridimensionales con porosidad controlada, diseñadas para permitir la adhesión y migración de células en su interior y una difusión de oxígeno y nutrientes adecuada, ha sido limitado debido a su difícil procesabilidad mediante tecnologías de construcción capa por capa. En el presente trabajo se propone la impresión tridimensional de andamios de colágeno altamente porosos para uso biomédico. Para ello se desarrolla un método sencillo y relativamente económico para la purificación de colágeno tipo I de piel porcina a partir de tratamientos con soluciones ácidas y sales, que preservan la estructura de las fibras a diferencia de procedimientos enzimáticos normalmente usados, que desnaturalizan la proteína. El proceso llevado a cabo permitió la purificación, caracterización y cuantificación del colágeno mediante espectrofotometría y electroforesis desnaturalizante; y a través de un estudio reométrico se analizó su viscosidad. Con el colágeno se preparó una biotinta que permitió una extrusión homogénea por la bioimpresora y presentó viscosidad y estabilidad suficientes para la impresión de andamios tridimensionales. Se hizo una caracterización mediante microscopía electrónica de barrido, ensayos de hinchamiento de agua, porosidad y difracción de rayos X; además se comprobó la citocompatibilidad mediante un ensayo de citotoxicidad sugerido por Norma ISO 10993, parte 5-2009, y se realizaron cultivos celulares sobre los andamios para analizar el crecimiento y migración de las células en los mismos.