Recostruyen una mama combinando impresión 3D y simulación de resultado
De las aplicaciones de la impresión 3D, sin duda son las aplicaciones médicas las que más sorprenden.
Sin embargo, aunque esta tecnología se está convirtiendo en un tema cotidiano, y especialistas de muchos campos vigilan de cerca su evolución, todavía hay miles de personas que aún no conocen su tremendo potencial.
A largo plazo, la impresión 3D podría tener un gran impacto en el campo de la medicina, donde la extrusión de células vivas en lugar de materiales plásticos, por parte de impresoras 3D, ha dado lugar a la bioimpresión.
Dentro de los avances más novedosos encontramos:
Combinan impresión 3D y simulación para optimizar reconstrucción mamaria
La estrategia, ideada por servicio de Cirugía Plástica del Hospital Italiano de Buenos Aires, permite obtener resultados muy simétricos y de alta calidad, y es aplicable a la reconstrucción mamaria que se realiza con los tejidos de la paciente, llamada reconstrucción autóloga.
Se realizó a partir de un aplicativo de origen suizo, que se utiliza habitualmente en cirugía estética para la simulación de los resultados. Este aplicativo obtiene la imagen de la mama sana, la duplica y la invierte en espejo. Luego, se exporta la imagen obtenida y se edita, para finalmente hacer una impresión 3D en escala real del molde mamario personalizado.
En el proyecto intervinieron el doctor Horacio F. Mayer, Sub Jefe del servicio del Círugía Plástica del Hospital Italiano, a cargo del procedimiento, y el Ingeniero biomédico Lucas Mey, socio fundador y Chief Technology Officer (CTO) de la Empresa MIRAI 3D, quien realizó la edición de la imagen y la impresión del molde 3D.
Respecto a este avance, Mayer afirmó: “El empleo de un molde mamario personalizado en la reconstrucción mamaria autóloga permite modelar con precisión los tejidos propios de la paciente (obtenidos generalmente de la región abdominal), para crear así una mama prácticamente idéntica en altura, ancho, proyección y orientación. Todas las mamas son diferentes y poder imitar el formato con alta precisión es la única manera de lograr una alta calidad reconstructiva”
Mientras que Mey transmitió que “la generación de biomodelos para reconstrucción mamaria es una práctica incipiente que se realiza en pocos países del mundo, pero pronto se convertirá en una tarea cotidiana”
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 a imprimir 30 aparatos en solamente hora y media. Se investiga en la fabricación de microbaterías de litio para la alimentación de estos y otros dispositivos.
En odontología.
Esta tecnología 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 sólo 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 impresos en 3D
En primavera de este mismo año, un paciente en EEUU 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 año pasado el primer implante de mandíbula de titanio fabricado con una impresora 3D.
Prótesis: desde una cara hasta un brazo impreso en 3D
Gracias a la impresión 3D, la ortopedia avanza hacia una mayor velocidad en los procesos productivos, y la disminución de los costes. Esto es especialmente importante cuando hablamos de ortopedia infantil, pues las piezas han de ser sustituidas a medida que los niños crecen.
La oreja biónica
Es el resultado de unir el trabajo de varios investigadores de Princeton y el Hospital John Hopkins, y significa un paso adelante para las personas sordas.
Se trata de una oreja totalmente artificial, consistente en dispositivos electrónicos, alojados en una estructura biónica tridimensional con células cartilaginosas que, 10 semanas más tarde, dan lugar a una oreja completa.
Incluso posee una antena extremadamente sensible a las microondas, por lo que esta oreja podría convertirse en un buscador de satélites permitiendo al oído humano escuchar la radio y otras señales electromagnéticas.
Impresión de células madre
Las 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 mantener estas células en un alto nivel de viabilidad, y producir esferoides de un tamaño uniforme con una precisión adecuada.
Actualmente, la experimentación en el campo farmacéutico se realiza usando células, o directamente animales, por lo que la capacidad de imprimir y generar tejido tridimensional humano permitirá modelizar los test farmacéuticos, e incluso, eliminar la experimentación sobre animales.
Esto también permitiría la “implantación” in situ de estas células, dentro del propio cuerpo, para evitar los rechazos asociados al trasplante de órganos, lo cual podría ahorrar numerosos costes en el futuro.
Por supuesto, a la hora de trabajar con células madre embrionarias, se ha de tener en cuenta el factor ético, y es que para generarlas se han de destruir embriones; por otro lado, una vez tenemos las células madre, estas pueden ser replicadas en el laboratorio de forma indefinida, lo cual también genera cuestiones éticas.
Hay otras formas de aproximarse a esta biotecnología, por ejemplo, las células llamadas iPS (induced Pluripotent Stem Cells), que pueden ser generadas sin destruir embriones humanos; se obtienen desde cualquier célula, como por ejemplo la piel, y se llevan a su estado embrionario, en el cual no se pueden distinguir de las células madre embrionarias, pero esa tecnología no está tan madura y por ello se siguen usando las embrionarias.
Creando vasos sanguíneos.
Investigadores de la Universidad de Pensilvania y el Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) han descubierto un modo de imprimir vasos sanguíneos, usando azúcar como “tinta” en una impresora RepRap.
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 se desarrolla el tejido alrededor de los filamentos.
La fórmula utilizada, una combinación de sacarosa y glucosa con dextrano y refuerzo estructural, se imprime con una RepRap, una impresora 3D de código abierto con un extrusor diseñado a tal efecto y un software de control. Un paso importante en la estabilización de las plantillas de azúcar es la aplicación de una fina película de polímero degradable derivado del maíz.
Este recubrimiento permite a la plantilla de azúcar ser disuelta y salir del gel a través de los canales, sin inhibir la solidificación del mismo ni dañando a las células de alrededor.
Una vez se elimina el azúcar, los investigadores comienzan a dejar fluir un líquido a través de la estructura vascular y las células comienzan a recibir nutrientes y oxígeno de forma similar a lo que ocurre en la naturaleza
Generación de piel
Cuatro estudiantes de la Universidad de Leiden (Holanda) han desarrollado un proceso, combinando una impresora 3D y la tecnología que mencionábamos antes, de células madre inducidas (iPS) crear células madre a partir de células ya diferenciadas. Dado que las células madre inducidas se desarrollan a partir de las propias células del paciente, se reducirían las respuestas inmunes al nuevo tejido.
La importancia de este descubrimiento radica sobre todo en el tratamiento de heridas de gran extensión, dada la dificultad de encontrar injertos de piel de ciertos tamaños.
Órganos impresos en 3D
El cirujano Anthony Atala mostró en una charla TED de 2011, un experimento en el cual se imprimía un prototipo de riñón humano, capaz de producir una sustancia semejante a la orina.
El Instituto Wake Forest trabaja de hecho específicamente en la medicina regenerativa, con diferentes tipos de tejidos: vejiga, cartílago, tráquea, corazón, etc.
La compañía Organovo situada en San Diego, ya intenta crear estos órganos en versión miniatura, con un espesor de solo medio milimétro y 4 milímetros de anchura.
Dado que la funcionalidad de las células hepáticas depende de su disposición, este experimento es importante para, en el futuro, crear estructuras de tamaños similares al hígado humano, incluidas las redes de vasos necesarias para nutrirlas.
