Actualmente, el cultivo de células in vitro es un protocolo habitual en la mayoría de laboratorios de biociencia del mundo. El uso generalizado de cultivos in vitro ha minimizado las pruebas con animales, dando lugar a una serie de descubrimientos importantes en genética y modelización de enfermedades, cáncer y células madre, o producción de anticuerpos y otras proteínas específicas. Pero esta técnica revolucionaria se estableció hace algo más de un siglo.
Las mejoras en medios, dispositivos, protocolos y equipos han dado a los investigadores actuales la posibilidad de cultivar células de casi todos los tejidos y especies. Las tecnologías de cultivo 3D más recientes han permitido imitar órganos pequeños en 3D, co-cultivando distintos tipos de células in vitro o perfusando estructuras celulares para imiatar sus condiciones fisiológicas. Pero para romper fronteras, la ciencia debe ir más allá de los métodos tradicionales y dar vía libre a la creatividad.
Para hacer posible este paso adelante en las aplicaciones biológicas, el Parque de Investigación Biomédica de Barcelona (PRBB) acaba de abrir un Laboratorio de micro-Fabricación (µFabLab), un lugar donde realizar ideas gracias a la fabricación de prototipos sencillos.
Una iniciativa multicéntrica
Este proyecto fue impulsado por Kristina Haase, jefa de grupo y bioingeniera del Laboratorio Europeo de Biología Molecular – Barcelona (EMBL Barcelona). Cuando se incorporó a EMBL, se preguntó si había algun lugar en el edificio para fabricar nuevas herramientas. «Nuestro grupo diseña y genera dispositivos microfluídicos habitualmente, pero queremos expandirnos para hacerlo a gran escala e integrar circuitos complicados para el control y la detección sobre chip«, dice Kristina. Aunque este tipo de lugar no existía a nivel local, “los directores científicos de EMBL & CRG, James Sharpe y Luis Serrano, junto con Oliver Blanco, gerente de infraestructuras del PRBB, se mostraron muy entusiasmados con el proyecto y lo sacaron adelante”, explica Haase.
El PRBB es un edificio concurrido en el que cada metro cuadrado está ocupado por laboratorios, oficinas o salas de reuniones para favorecer el avance científico. Por eso “el primer reto fue encontrar un espacio para construir el µFabLab”, dice Oliver Blanco. “Hemos tenido que ser creativos y acabamos convirtiendo un antiguo almacén en la planta sótano -2 en una sala blanca ISO 8. ¡Esto es como tener una sala de parto limpia, donde nacen los niños, al lado de un aparcamiento sucio!” , explica. Además, debían llenar la sala con todas las instalaciones generales de agua, luz, aire acondicionado, gases técnicos, etc. para que el espacio fuera funcional.
Ahora que se ha construido el laboratorio, los distintos centros del parque, entre ellos EMBL, CRG y UPF, han llenado el espacio con equipamientos para fabricar pequeños prototipos. Entre ellos destacan varios:
- dos impresoras 3D, una para la impresión multimaterial de filamentos termoplásticos y otra para la impresión de resinas biocompatibles;
- una pequeña máquina CNC que trabaja fresando bloques de plástico o metal blando para producir el prototipo deseado eliminando el material sobrante de una pieza de forma precisa.
- un banco de electrónica para generar pequeños prototipos controlables o automatizados.
Además, los científicos y científicas tendrán la capacidad de construir dispositivos microfluídicos basados en PDMS mediante spin coaters, una máquina de plasma y otros equipos relacionados.
Esta gama de equipos les permitirá «recrear microambientes complejos similares a los fisiológicos en 3D para estudiar tejidos, o crear entornos completamente nuevos para investigar cuestiones biológicas de forma controlada», explica Haase.
Una cuestión de ensayo y error
La clave para garantizar el éxito de µFabLab es contar con Roberto Paoli, técnico especialista de EMBL Barcelona, como responsable del laboratorio. Este ingeniero de formación, que lleva años combinando la fabricación con la biomedicina, está convencido de la complementariedad de estas dos disciplinas. «Cuando explicas a los biólogos cómo una tecnología les puede ayudar, comienzan a plantear ideas nuevas y geniales que ni siquiera imaginaban que fueran posibles». Por eso, Paoli se encargará de formar al personal local en el uso de la tecnología y también hará demos para introducir a los principantes en el mundo de la microfabricación.
«Esta instalación nos permitirá preparar dispositivos microfluídicos para el estudio de un citoesqueleto de microtúbulos reconstituido in vitro a una escala de micras, imitando la situación en la célula».
Thomas Surrey, investigador principal del CRG
Además, «algo positivo del prototipado rápido es que permite diseñar, fabricar e iterar rápidamente su modelo. Así, alguien puede probar rápidamente su primer prototipo para ver qué funciona, qué no funciona y dónde mejorarlo», dice Paoli. Por eso la comunidad PRBB está entusiasmada por integrar la microfabricación en sus proyectos de investigación actuales.
«El microFabLab será relevante para el personal investigador de la UPF que trabaja en la interfaz de ingeniería de tejidos, biología sintética, nanotecnología y genómica. Esperamos desarrollar proyectos altamente innovadores ahora que tendremos esta infraestructura en el edificio»
Berta Alsina, investigadora principal en UPF-MELIS
Más allá de la fabricación de prototipos
Según Nicholas Stroustrup, investigador principal del CRG, «el nuevo µFabLab no será sólo un espacio para almacenar equipos de fabricación valiosos o incluso desarrollar prototipos. Más bien, será un centro a través del cual miembros de varios institutos y disciplinas científicas interactúan para compartir consejos prácticos y construir una comunidad de expertos«. Es por ello que los gestores de instalaciones del PRBB y de los institutos se dedican a «ofrecer a los científicos y científicas la infraestructura necesaria y un correcto servicio de mantenimiento para que puedan desarrollar sus actividades de investigación», añade Eugenia Silva, responsable del Facility Management del CRG.
Esperamos que en los próximos meses salgan del nuevo laboratorio de microfabricación del PRBB los primeros prototipos de dispositivos microfluídicos, pequeñas herramientas para el cultivo en 3D, soportes de células o chips complejos con sensores integrados.
