Medicina 3D

Los avances conseguidos gracias al uso de las impresoras en tercera dimensión han abierto posibilidades casi infinitas.

De todas las ramas profesionales, la Medicina es el sector donde más suelen darse usos innovadores a las tecnologías de impresión 3D. De hecho, se la considera un área emergente que explora formas de sustituir o ayudar a las estructuras biológicas existentes. En un hospital británico, por ejemplo, ya existe la posibilidad de imprimir tejido óseo, vascular o incluso un ovario funcional, y los usos orientados a conocer mejor el cuerpo humano y planificar cirugías de alta complejidad.

El uso de las impresoras 3D en este campo apunta muy alto tanto que no solo se piensa en ellas para diseñar implantes a la medida de cada paciente que sustituyan las prótesis estándar. Las expectativas van mucho más allá. Científicos de todo el mundo investigan esta vía con el fin de crear órganos que se puedan implantar en humanos. El gran reto consiste en lograr que dicho constructor se integre con éxito en la persona receptora.

Algunos de los usos en medicina de la impresión 3D son:

Tratamiento del cáncer Una de las principales dificultades para tratar esta enfermedad es la de conocer cómo va el organismo cuando reacciona al tratamiento, o si el cáncer se reproducirá en otro órgano. Por ello, la posibilidad de probar el tratamiento en células extraídas del propio tumor puede ayudar a evitar las reiteradas (y agotadoras para el paciente) fases de probar un tratamiento, a la vez que se aumenta la eficacia y velocidad de curación. El Instituto de Medicina Regenerativa de la Universidad Wake Forest (EE.UU.) está llevando a cabo un paso decisivo en este procedimiento que han llamado “metástasis en una astilla”, aludiendo al uso de organoides procedentes del propio paciente.

Piel y tejidos vivos La bioimpresión es un procedimiento enfocado al desarrollo de piel y tejidos impresos en 3D. En la actualidad, se están explorando dos vías. La primera es la posibilidad de imprimir piel directamente en el cuerpo. En el caso de los pacientes quemados, la reconstrucción de la epidermis, barrera natural del cuerpo contra las agresiones externas y las infecciones, es de vital importancia. Sin embargo, la cirugía requiere largos periodos para ser efectiva y tener éxito, y suele consistir en la toma de partes de piel de otras partes del cuerpo para ser colocadas en las zonas lesionadas. La segunda vía es imprimir tejidos que posteriormente puedan formar parte de un cuerpo humano. Se usa una impresora 3D estándar que deposita capas de hidrogel, el cual contiene células y otros materiales, y que permitiría crear tejidos y órganos.

Prótesis Dada la necesidad de que las prótesis sean personalizadas, es uno de los campos en los que más ha avanzado la impresión 3D médica. La manufactura aditiva ha sido utilizada en muchos casos diferentes: prótesis dental, reemplazos de cadera, válvulas coronarias, reconstrucción de rodilla, cajas torácicas de titanio, reconstrucción de cráneos, entre otros.

Existen dos categorías de prótesis, externas e internas. Las prótesis internas es donde la impresión es más ampliamente usada, normalmente usando materiales biocompatibles adecuados para este tipo de cirugía como metales, cerámicas y polímeros. En el caso de las externas se produce en términos de asequibilidad. Un ejemplo es la organización benéfico e-Nable que ha creado un modelo de código abierto llamado Raptor Reloaded, para permitir a cualquiera con una impresora 3D producir una prótesis a bajo costo, aunque sus funciones aún son estándar.

Otras aplicaciones

Audífonos La revolución comenzó, en este caso en 1998, y en la actualidad el 98% de los audífonos existentes se han fabricado usando impresión 3D, con tremendos avances desde entonces, llegando una sola máquina actual a imprimir 30 aparatos en solamente hora y media. En la actualidad se investiga en la fabricación de microbaterías de litio para la alimentación de estos y otros dispositivos.

Odontología La contribución de la impresión 3D a la industria dental ha cambiado las reglas del juego, ya que permite tanto obtener un alineador dental transparente impreso en 3D para el uso diario, como implantes, fundas dentales, puentes, y una gran variedad de aplicaciones dentales. No solo eso, sino que el escaneado y modelado en 3D de los problemas dentales de los pacientes permitiría incluso el enviar los archivos CAD creados a otros especialistas, lo cual podría aplicarse a la obtención de segundas opiniones médicas.

Huesos Un paciente en EE.UU. se sometió a una cirugía radical, en la cual el 75% de su cráneo fue sustituido por un implante impreso en 3D realizado en un material no solo biocompatible, sino también semejante al hueso. Por otro lado, una mujer de 83 años recibió el primer implante de mandíbula de titanio fabricado con una impresora 3D.

Audición El resultado de unir el trabajo de varios investigadores de Princeton y el Hospital John Hopkins, favoreció un paso adelante para las personas sordas. Ellos crearon una oreja totalmente artificial, consistente en dispositivos electrónicos, alojados en una estructura biónica: una estructura tridimensional en forma de esqueleto, con células cartilaginosas que, 10 semanas más tarde, dan lugar a una oreja completa.

Células madre embrionarias Son aquellas capaces de mantener su pluripotencial, es decir, de generar posteriormente las características que las diferenciarán en cualquier otro tipo de célula (óseas, cerebrales, musculares...). La impresión 3D ha permitido que un grupo de la universidad escocesa Heriot Watt produzca racimos de células madre. El método usado es el de la impresión basada en válvulas, para manterner estas células en un alto nivel de viabilidad, y producir esferoides de un tamaño uniforme con una precisión adecuada, tal como han publicado en la revista especializada Biofabrication.

Vasos sanguíneos Investigadores de la Universidad de Pensilvania y el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han descubierto un modo de imprimir vasos sanguíneos, usando azúcar como “tinta” en una impresora RepRap. Los investigadores publicaron su descubrimiento en Nature y resumieron los resultados en una declaración.

Más que intentar imprimir un gran volumen de tejido y dejar canales en una aproximación capa a capa, los investigadores se centraron en la vascularización y diseñaron filamento 3D en un sistema vascular asentado en un molde, lo cual permite eliminar el molde y la plantilla una vez que se desarrolla el tejido alrededor de los filamentos. (A.C.J.) (I)