Un estudio muestra que la piel artificial bioimpresa puede usarse en test de cosméticos y medicamentos

En experimentos a cargo de científicos de la Universidad de São Paulo, el desempeño del modelo obtenido en una impresora 3D fue equivalente al del tradicional, realizado manualmente. El material biomimético puede producirse a gran escala para disminuir el empleo de animales en la industria

Por Julia Moióli  |  Agência FAPESP – La piel artificial producida mediante bioingeniería se ha convertido en una plataforma cada vez más relevante y confiable para evaluar la seguridad y la eficacia de medicamentos y cosméticos, toda vez que además de ocupar el lugar del uso de animales, puede obtenérsela a gran escala. Entre las tecnologías más prometedoras destinadas a la producción de modelos in vitro se encuentra la de bioimpresión 3D. Sin embargo, debido a que es muy reciente, faltaban test para comparar su rendimiento con el del modelo tradicional, producido manualmente.

Ese fue el principal objetivo de un estudio a cargo de investigadores de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de São Paulo (FCF-USP), en Brasil. Sus resultados, publicados en la revista Bioprinting, confirman la similitud de desempeño.

En el trabajo apoyado por la FAPESP, los investigadores compararon el modelo mimético creado mediante la metodología tradicional por pipetado (con pipeta) con aquel producido en bioimpresoras a través del mecanismo de extrusión, que es el más utilizado y que permite una reconstrucción más representativa de la piel humana.

“El hecho de darle el nombre de ‘piel artificial’ a este modelo puede dar la idea de que es algo sintético, cuando a decir verdad es un tejido humano sumamente similar a la piel natural. Por eso se presta tan bien para la realización de pruebas de seguridad y eficacia de compuestos bioactivos”, explica Silvya Stuchi Maria-Engler, profesora titular del Departamento de Análisis Clínicos y Toxicológicos de la FCF-USP.

Se utilizaron como criterios de validación los estándares de control de calidad y rendimiento estipulados por instituciones internacionales como la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE).

“El primero fue la morfología tisular, que debe ser representativa de la de la piel humana in vivo, es decir, debe contener en la epidermis toda la estructura estratificada en cuatro capas: basal, espinosa, granular y córnea”, explica Denisse Esther Mallaupoma Camarena, primera autora del artículo y posdoctoranda en la USP.

“Esto indica que la piel reconstruida in vitro poseerá las mismas funciones que la nuestra, que cuenta con una barrera selectiva contra el medio externo, para proteger contra estresores químicos [polución ambiental, productos tópicos aplicados] y físicos [radiación solar], ejerciendo también su función de retención hídrica.”

El paso siguiente consistió en evaluar de qué manera la piel bioimpresa cumplía su función de barrera. Al igual que la piel humana, la piel artificial debe tener la capacidad de soportar la permeación de detergentes que causan irritación. A tal fin, se expusieron los modelos al detergente irritante dodecil sulfato sódico (SDS) en distintas concentraciones durante 18 horas.

La última prueba de validación consistió entonces en aplicar tópicamente sustancias químicas de referencia, clasificadas como irritantes (ácidos, por ejemplo) o no irritantes (soluciones fisiológicas).

Los resultados mostraron que ambos modelos de piel reconstruida en laboratorio exhibieron una histología y una citoarquitectura acordes con los modelos epidérmicos validados, y el bioimpreso demostró tan buena calidad como el manual. Asimismo, soportaron igualmente la permeación de detergentes irritantes y fueron capaces de distinguir esas sustancias con respecto a las no irritantes.

“Esta conclusión permite el reemplazo de los test de Draize empleados anteriormente, que utilizaban piel de conejo rapadas para realizar esa clasificación”, dice Julia de Toledo Bagatin, autora principal del estudio y doctoranda en la USP. “También genera un menor error humano y una menor variabilidad en la respuesta obtenida en la industria cosmética.”

“La difusión de parte de los métodos desarrollados favorece en el sector de cosméticos el empleo de test alternativos, sin uso de animales, lo que amplia aún más nuestro compromiso con la causa”, puntualiza Juliana Lago, gerente científica de Natura, que apoyó el estudio: la empresa ideó la utilización de la bioimpresora para la fabricación de piel y financió parte de su desarrollo.

“La academia aporta el conocimiento de ciencia básica, que se invierte para adquirir conocimiento científico, y nuestra colaboración fomenta la posibilidad de acelerar la aplicación de ese conocimiento en una investigación más aplicada a las empresas; en este caso, el conocimiento en reconstrucción tisular y la adaptación a herramientas de automatización, como la bioimpresión.”

Impresoras más confiables

Si bien los principales resultados del estudio muestran que las pieles bioimpresas pueden utilizarse como plataforma para la realización de pruebas de irritación in vitro, los investigadores hacen hincapié en que es necesario tener cautela en la utilización de las bioimpresoras.

“Las máquinas producen los tejidos miméticos por dispersión celular, mediante el empleo de agujas o punteras cónicas y, dependiendo del sistema elegido, puede haber una alteración de la respuesta celular frente al test de irritación in vitro”, explica la profesora Maria-Engler.

“Como la tecnología de bioimpresión está teniendo una vasta utilización en diversas áreas, resulta de suma importancia reconocer que el sistema de dispersión elegido puede perjudicar la confiabilidad de esas pruebas, al generar respuestas alteradas: una mayor inflamación, por ejemplo.”

La expectativa ahora apunta a que la bioimpresión se utilice para confeccionar modelos más complejos, incluso con las tres capas (epidermis, dermis e hipodermis) y células representativas de la piel humana. Esto acercaría aún más el modelo a la realidad y aportaría respuestas biológicas más relevantes en pruebas de seguridad y eficacia de productos de uso tópico.

Puede leerse el artículo intitulado Bioprinted and manual human epidermis production: A compared performance for skin irritation tests en el siguiente enlace: doi.org/10.1016/j.bprint.2022.e00251.