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Utilizan la captura de movimiento para la impresión 3D en órganos en expansión

Published on junio 25, 2020 by Alicia M.

Los investigadores de la Universidad de Minnesota han hecho un avance innovador en la impresión 3D con fines médicos: ¡han utilizado la tecnología de captura de movimiento para imprimir en 3D directamente en órganos en expansión! Esta tecnología se usa generalmente en la realización de películas para crear efectos especiales, pero recientemente se ha probado con éxito en la fabricación aditiva del sector médico. Hace solo unos años era inimaginable, pero actualmente puede traer cambios importantes en muchas prácticas médicas. Además, el nuevo método puede ayudar a diagnosticar y controlar los pulmones de los pacientes con COVID-19.

A pesar de que la fabricación aditiva puede funcionar con una amplia variedad de materiales, desde plásticos y metales hasta biomateriales, ha tardado más en tener un impacto en las aplicaciones de bioimpresión que generalmente se centran en superficies biológicas vivas. La razón es que la impresión 3D directa sobre tejidos blandos en movimiento es muy desafiante: los sensores deben adaptarse a los parámetros en constante cambio del órgano, después de todo, los órganos vivos nunca están quietos, se expanden y contraen continuamente. Pero los investigadores de la UMN desarrollaron una nueva técnica que supera este obstáculo mediante el uso de cámaras duales para crear una trayectoria de impresión 3D en tiempo real.

Créditos: Science Advances

Los expertos del proyecto sugirieron que el espacio de deformación de la superficie podría «aprenderse» de un conjunto de datos de escaneo 3D. Esto permitiría recuperar la geometría precisa de la superficie en 3D y utilizarla para adaptar la trayectoria de la herramienta de fabricación en tiempo real. Para la misión, los investigadores utilizaron marcadores de seguimiento de captura de movimiento, similares a los utilizados en la industria del cine para crear efectos especiales. Esto ayudaría a la impresora 3D a ajustar su ruta de impresión a los movimientos de expansión y contracción del órgano. Para demostrar su novedoso sensor y la técnica de captura de movimiento, el equipo de investigadores imprimió en 3D un sensor de tensión EIT (Tomografía de Impedancia Eléctrica) basado en hidrogel directamente en un pulmón que respira para controlar su deformación.

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Los investigadores admiten que la biocompatibilidad de los sensores debería mejorarse aún más y mejorar la precisión general de la técnica. Una vez hecho esto, el método podría abrir nuevas aplicaciones quirúrgicas para la bioimpresión. Por ejemplo, en casos clínicos donde se requieren inyecciones de materiales biológicos, la impresión 3D autónoma in situ podría reemplazar la operación manual, para lograr un control espacial preciso durante períodos más largos.

Es probable que en el futuro cercano, esta técnica de impresión 3D adaptativa mejore los tratamientos médicos asistidos por robot con capacidades de fabricación aditiva, permitiendo la impresión autónoma y directa de materiales biológicos en y dentro del cuerpo humano. El profesor Michael McAlpine, investigador principal del proyecto, cree: “Estamos ampliando los límites de la impresión 3D de formas que nunca antes habíamos imaginado. En el futuro, la impresión en 3D no se tratará solo de imprimir, sino que será parte de un sistema robótico autónomo más grande. Esto podría ser importante para enfermedades como COVID-19, donde los proveedores de atención médica están en riesgo al tratar a los pacientes”.

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