Biopen4Reg: el aerógrafo portátil que imprime biotinta para regenerar la piel

El carácter portátil, accesible y de bajo coste lo hace prometedor para quirófanos y unidades de quemados

Un equipo multidisciplinar liderado por investigadores de la Universidad de Granada ha desarrollado Biopen4Reg, un dispositivo portátil de bioimpresión manual inspirado en un aerógrafo. Está diseñado para aplicar directamente biotintas regenerativas sobre heridas cutáneas.

El dispositivo es fruto de años de investigación conjunta de científicos de la UGR, el Instituto de Investigación Biosanitaria ibs.GRANADA, la Universidad de Jaén, la Universidad de La Coruña y la empresa Bioibérica S.A.U. Los resultados, publicados en la revista Advanced Healthcare Materials, confirman que Biopen4Reg acelera la cicatrización y la recuperación funcional de la piel en modelos animales.

Biotinta

La biotinta combina células y biomateriales, incluyendo fibrinógeno, colágeno y glicosaminoglicanos (ácido hialurónico, dermatán sulfato y condroitín sulfato), componentes esenciales de la matriz extracelular de la piel. Esta formulación genera un hidrogel con propiedades mecánicas y biológicas que favorecen la adhesión celular, la proliferación y la formación de nuevo tejido.

En ensayos in vitro, la biotinta mostró excelente viabilidad celular con fibroblastos dérmicos humanos y células madre mesenquimales. Mantuvo niveles de viabilidad superiores al 91% tras varios días de cultivo. Los análisis mecánicos confirmaron su adecuada viscosidad y capacidad de gelificación tras la pulverización, garantizando estabilidad estructural sobre la herida.

Según Paula Pleguezuelos Beltrán, investigadora predoctoral y primera autora del estudio:

«La combinación de estos compuestos crea una biotinta biomimética a la matriz nativa de la piel, novedosa en este tipo de aplicaciones por pulverización, que aporta un ambiente enriquecedor para favorecer la regeneración del tejido»

Funcionamiento de Biopen4Reg

El dispositivo se basa en un aerógrafo de doble cabezal modificado. Pulveriza simultáneamente, por un lado, el precursor líquido de fibrinógeno con la mezcla de GAGs/colágeno y, por otro, trombina. Estos componentes se combinan al momento de la aplicación para formar el hidrogel sobre la superficie de la herida.

La presión de aplicación fue un aspecto crítico. Los experimentos mostraron que 15 psi era la presión óptima para mantener la viabilidad celular. A este valor, la actividad metabólica permaneció estable. Presiones superiores a 25 psi reducían significativamente la supervivencia de las células. Estos datos confirman que Biopen4Reg puede transportar células vivas sin comprometer sus propiedades regenerativas.

Resultados en modelos animales

El dispositivo se evaluó en ratones con heridas cutáneas de espesor completo. Se aplicó la biotinta con y sin células, comparando con autoinjertos de piel y controles sin tratamiento.

A las ocho semanas, los animales tratados con Biopen4Reg mostraron una cobertura cutánea mucho más avanzada que los controles. El tejido regenerado presentó dermis densa y bien organizada y epidermis estratificada, con arquitectura similar a la piel sana. También se registraron mejoras en hidratación, elasticidad y pigmentación cutánea, alcanzando valores cercanos a la piel no lesionada.

Los grupos tratados con biotinta sin células también mostraron mejoras sustanciales, demostrando que el material actúa como andamiaje bioactivo capaz de reclutar células del propio organismo. En eficacia global, los resultados fueron comparables a los autoinjertos de piel, pero sin la morbilidad asociada a la extracción de injertos del paciente.

Aplicaciones y futuro clínico

Juan Antonio Marchal, investigador principal del proyecto, señala:

«Nuestro objetivo es que Biopen4Reg se convierta en una herramienta traslacional que pueda pasar del laboratorio al hospital. Su sencillez de uso, junto con la posibilidad de aplicarse con y sin células, abre un abanico muy amplio de aplicaciones clínicas en la regeneración de la piel»

El carácter portátil, accesible y de bajo coste de Biopen4Reg lo hace prometedor para quirófanos, unidades de quemados y, cuando se usa la biotinta sin células, en entornos ambulatorios o situaciones de emergencia donde la rapidez en la cobertura cutánea es crucial.

Se han solicitado patentes para Biopen4Reg y las distintas biotintas. Además, se han llevado a cabo estudios de regulatoria y de mercado necesarios para su transferencia clínica. Paralelamente, se ha desarrollado una versión adaptada como dispositivo médico, lista para su uso seguro y eficaz.

El equipo de la UGR planea avanzar hacia ensayos clínicos en humanos para evaluar la seguridad y eficacia del dispositivo. Biopen4Reg también podría aplicarse en la regeneración de otros tejidos blandos, como lesiones corneales o del cartílago articular.

Asimismo, el estudio recibió financiación nacional e internacional, incluyendo programas de investigación en biomedicina regenerativa y biofabricación avanzada. Entre los apoyos figuran el Instituto de Salud Carlos III, la Consejería de Economía, Conocimiento, Empresas y Universidad de la Junta de Andalucía y la Unidad de Excelencia Modeling Nature (MNat).