Impresoras 3D: Aplicación médica

1.  Audífonos

A revolución comezou neste caso en 1998,  e na actualidade  o 98% dos  audífonos existentes na actualidade fabricáronse usando impresión 3D, con tremendos avances desde entón, chegando unha soa máquina actual a imprimir 30 aparellos en soamente hora e media.

Na actualidade, investígase na fabricación de  microbaterías de  litio para a alimentación destes e outros dispositivos.

2. Impresión 3D no dentista.

A contribución da impresión 3D á industria dental ha cambiado as regras do xogo, segundo o científico Andrew  Daewood, xa que antes de que esta tecnoloxía convertésese en noticia, levaba usando xa 10 anos, para facer cousas que non poderían realizarse doutro xeito.

A impresión 3D aumenta a calidade das pezas e acelera a produción.

Esta tecnoloxía permite tanto obter un  alineador dental transparente impreso en 3D para o uso diario, como implantes, fundas dentais, pontes, e unha gran variedade de aplicacións dentais.

Non só iso, senón que o  escaneado e modelado en 3D dos problemas dentais dos pacientes permitiría mesmo o enviar os arquivos  CAD creados a outros especialistas, o cal podería aplicarse á obtención de segundas opinións médicas, tal e como se ve no seguinte vídeo de  Stratasys.

3. Ósos impresos en 3D

Na primavera de leste mesmo ano, un paciente en EEUU someteuse a unha cirurxía radical, na cal o 75% do seu cranio foi substituído por un implante impreso en 3D realizado nun material non só  biocompatible, senón tamén semellante ao óso.  Doutra banda, unha muller de 83 anos recibiu o ano pasado o primeiro implante de mandíbula de titanio fabricado cunha impresora 3D.

A impresión 3D pode ser tamén a esperanza de moitos bebés que nacen con  traqueobronquiomalacia, unha anomalía conxénita que se produce nun de cada 2100 recentemente nados e que consiste nunha debilidade das paredes da traquea, producindo colapsos durante a respiración ou cando  tosen, e que frecuentemente se diagnostica erroneamente como asma.

Recentemente, saíu á luz unha esperanzadora noticia nun portal de medicina: o caso dun bebé que, a pesar de vivir cun  ventilador mecánico, debía ser resucitado cada día debido a esta enfermidade.

O Instituto de Bioloxía Xenómica ( IGB polas súas siglas en  ingĺ és) da Universidade de  Michigan desenvolveu unha  férula impresa en 3D, que foi cosida ao redor do tubo de traqueotomía da nena para expandir as súas vías respiratorias e ofrecer un soporte ao crecemento do tecido.

Este soporte está fabricado nun material que permitirá a súa completa absorción polo sistema respiratorio do bebé en dous ou tres anos.

4. Prótese: desde unha cara ata un brazo impreso en 3D

Todos os días ocorren accidentes, e ninguén está a salvo, pode sucederlle a calquera. E cando algo así ocorre, non só debemos pensar no dano para a saúde, senón tamén na cantidade de diñeiro e tempo necesario para a recuperación, cando esta é posible.

Moitas persoas necesitan urxentemente distintos tipos de próteses, pero por desgraza non todos eles poden custearllas.

Grazas á impresión 3D, a  ortopedia avanza cara a unha maior velocidade nos procesos produtivos, e a diminución dos custos.

Isto é especialmente importante cando falamos de  ortopedia infantil, pois as pezas han de ser  substituídas a medida que os nenos crecen, pois se facilita o proceso de creación destas pezas, á mesma vez que diminúe o esforzo económico para substituílas cando se necesitan.


E non só os humanos podemos beneficiarnos destas próteses… xa que un pato conseguiu andar e nadar  grazas a este avance, e un aguia vítima dun disparo puido recuperar o seu pico, aínda que neste último caso, houbo problemas na ancoraxe e soltouse.

Desta forma, e aínda que continúa  a necesidade de seguir investigando, ponse de manifesto o potencial beneficio desta tecnoloxía para a fauna salvaxe, e non tan salvaxe.

Neste sentido, e aínda sen tratarse de prótese, xa falamos neste blogue da substitución da escaiola por  férulas impresas en 3D.

5. A orella  biónica

Aínda que parece o titulo dunha película de ciencia ficción, é o resultado de unir o traballo de varios investigadores de  Princeton e o Hospital John Hopkins, e significa un paso adiante para as persoas xordas.

Aínda que xa hai meses que falabamos da posibilidade de imprimir usando como material células vivas, isto constitúe un paso adiante.

Trátase dunha orella totalmente artificial, consistente en dispositivos electrónicos, aloxados nunha estrutura  biónica:

unha estrutura  tridimensional a forma de esqueleto, con células  cartilaginosas que, 10 semanas máis tarde, dan lugar a unha orella completa.

Mesmo posúe unha antena extremadamente sensible ás microondas, polo que esta orella podería converterse nun buscador de satélites permitindo ao oído  humano escoitar a radio e outros sinais electromagnéticos.

Só teriamos que provela dos nutrientes necesarios para as súas células (a través da  vascularización), e tras ese paso, poderiamos crear tamén a pel e colocala sobre unha cabeza.

6. Imprimindo células nai

As células nai embrionarias son aquelas capaces de manter a súa  pluripotencial, é dicir, de xerar posteriormente as características que as diferenciarán en calquera outro tipo de célula (óseas, cerebrais, musculares…).

A impresión 3D permitiu que un grupo da Universidade escocesa  Heriot  Watt produza acios de células nai.

O  método usado é o da impresión baseada en válvulas, para  manterner estas células nun alto nivel de viabilidade, e producir  esferoides dun tamaño uniforme cunha precisión adecuada, tal como publicaron na revista especializada  Biofabrication.

Estes científicos interesáronse particularmente nas células  hepáticas, debido á súa importancia no metabolismo de medicamentos e drogas no organismo.

Actualmente, a experimentación no campo farmacéutico realízase usando células, ou directamente animais, polo que a capacidade de imprimir e xerar tecido  tridimensional humano permitirá  modelizar os test farmacéuticos, e mesmo, eliminar a experimentación sobre animais.

Doutra banda, tamén  podria ser o futuro da “medicina personalizada”, aínda que os custos disto aínda son extremadamente altos, pero espérase que algún  dia, un poida probar o seu medicamento desta forma, antes de tomalo.

E finalmente, abre a porta á “implantación” in situ destas células, dentro do propio corpo, para evitar os rexeitamentos asociados ao  transplante de órganos, o cal podería aforrar numerosos custos no futuro.

Pero falamos dun futuro moi afastado, de momento, xa que para conseguir (xerar un órgano completo) necesítase introducir delicadas estruturas vasculares dentro do órgano, para transportar os nutrientes e eliminar os refugallos, para poder garantir a supervivencia do mesmo.

Por suposto, á hora de traballar con células nai embrionarias, hase de ter en conta o factor ético, e é que para  xeralas hanse de destruír embrións; doutra banda, unha vez temos as células nai, estas poden ser  replicadas no laboratorio de forma indefinida, o cal tamén xera cuestións éticas.

Hai outras formas de aproximarse a esta biotecnoloxía, por exemplo as células chamadas  iPS ( induced  Pluripotent  Stem  Cells), que poden ser xeradas sen destruír embrións humanos; obtéñense desde calquera célula, por exemplo a pel, e levan ao seu estado embrionario, no cal non se poden distinguir das células nai embrionarias.

Pero esa tecnoloxía non está tan madura e por iso séguense usando as embrionarias, aínda que por suposto, séguese investigando niso para obter resultados a longo prazo, que non impliquen a destrución de embrións.

Outra aplicación desta tecnoloxía sería introducir, mediante técnicas pouco invasivas, como a  laparoscopia, un  microextrusor dentro do órgano danado, de forma que se puidese rexenerar directamente, mesmo dentro do corpo.

7. Creando vasos  sanguineos.

Investigadores da Universidade de Pensilvania e o Instituto Tecnolóxico de  Massachussets ( MIT) descubriron un modo de imprimir vasos sanguíneos, usando azucre como “tinta” nunha impresora  RepRap. Os investigadores publicaron o seu descubrimento en  Nature e resumiron os resultados nunha declaración.

Máis que tentar imprimir un gran volume de tecido e deixar canles nunha aproximación capa a capa, os investigadores centráronse na  vascularización e deseñaron  filamento 3D nun sistema vascular asentado nun  molde, o cal permite eliminar o  molde e o persoal unha vez desenvólvese o tecido ao redor dos  filamentos.

A fórmula utilizada, unha combinación de  sacarosa e glicosa con  dextrano e reforzo estrutural, imprímese cunha  RepRap, unha impresora 3D de código aberto cun  extrusor deseñado para o efecto e un software de control.

Un paso importante na estabilización dos persoais de azucre é a aplicación dunha fina película de  polímero  degradable derivado do millo.

Este  recubrimiento permite ao persoal de  azucar ser disolta e saír do xel a  traves das canles, sen inhibir a  solidificación do mesmo nin danando ás células de ao redor.

Unha vez elimínase o  azucar, os investigadores comezan a deixar fluír un líquido a través da estrutura vascular e as células comezan a recibir nutrientes e osíxeno de forma similar ao que ocorre na natureza

Click: Vídeo da súa creación

8. Unha nova pel, grazas á impresión 3D

Os enxertos de pel levan xa tempo formando parte dos tratamentos médicos, sendo á vez extremadamente dolorosos, xa que se collen fragmentos de pel sa para cubrir unha zona danada do corpo.

 Catro estudantes da Universidade de desenvolveron un proceso, combinando unha impresora 3D e a tecnoloxía que  mencionabamos antes, de  celulas nai inducidas ( iPS) que permiten crear células nai a partir de células xa diferenciadas.

Dado que as células nai inducidas desenvólvense a partir das propias células do paciente, reduciríanse as respostas inmunes ao novo tecido.

A importancia deste descubrimento radica sobre todo no tratamento de feridas de gran extensión, dada a dificultade de atopar enxertos de pel de certos tamaños.

9. Órganos impresos en 3D

Tal como lese algo máis arriba, a impresión de células de fígado é algo que xa se está levando a cabo e investigando para a experimentación con fármacos. Aínda que  deciamos tamén que este obxectivo sería  planteable a longo prazo, xa van véndose avances nesa dirección.

O cirurxián Anthony  Atala mostrou nunha charla TED de 2011, un experimento no cal se imprimía un prototipo de ril humano, capaz de producir unha substancia semellante aos ouriños.

O Instituto  Wake  Forest traballa de feito  especificamente na medicina  regenerativa, con diferentes tipos de tecidos:  vejiga, cartilaxe, traquea, corazón, etc.


Na liña da impresión dun fígado que  mencionabamos, a  compañia  Organovo situada en San Diego, xa tenta crear estes órganos en  version miniatura, cun espesor de só medio  milimétro e 4 milímetros de anchura.

Dado que a funcionalidade das células  hepáticas depende da súa disposición, este experimento é importante para, no futuro, crear estruturas de tamaños similares ao fígado humano, incluídas as redes de vasos necesarias para nutrilas.
 Click: Vídeo  explicativo do proceso