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Un modelo de corazón humano bioimpreso en 3D con materiales similares al tejido cardíaco

Publicado el noviembre 24, 2020 por Alicia M.

En la Universidad Carnegie Mellon, en Pittsburgh, un equipo de investigadores desarrolló un método de impresión llamado FRESH (del inglés, Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels) para diseñar un modelo del corazón humano bioimpreso en 3D. Al utilizar el alginato como material, este proceso permite reproducir el aspecto blando y elástico de los tejidos cardíacos. Cuando se presiona y aprieta, el modelo se deforma como un verdadero corazón humano. Esto, por tanto, lo convierte en una herramienta médica mucho más realista, permitiendo a los cirujanos practicar, por ejemplo, suturas, lo que sería imposible en plásticos impenetrables.

El progreso realizado en el sector de la bioimpresión es cada vez más impresionante. Hoy en día, muchas empresas están utilizando la fabricación aditiva para extruir células y así diseñar tejidos vivos, avanzando gradualmente hacia la creación de órganos humanos funcionales. Aunque todavía hay mucho progreso por hacer, los planes son alentadores. En cualquier caso, una cosa está clara, la impresión 3D se ha convertido en un método real de fabricación de modelos anatómicos a medida, ayudando a los médicos a estar mejor preparados ante una operación y comprender mejor cómo funciona la anatomía humana. El objetivo era recrear el órgano de un paciente utilizando datos de una resonancia magnética. Algunas tecnologías de impresión 3D también son tan precisas que pueden reproducir la vascularización, por ejemplo, u otras partes más complejas.

El modelo de corazón bioimpreso en 3D

Reproducen la elasticidad del tejido cardíaco humano

La Universidad Carnegie Mellon quería desarrollar un método para imitar la textura misma del corazón humano, ese aspecto suave y elástico de sus tejidos. Los investigadores dicen que utilizaron alginato, un material blando derivado de las algas marinas que también resulta muy asequible en términos de coste. Hicieron uso una impresora 3D FDM pero, en lugar de extruir el modelo en una cama de impresión al aire libre, depositaron el material capa por capa en un recipiente de gelatina.

Adam Feinberg, ingeniero biomédico y coautor de la investigación, añade: “La gelatina proporciona suficiente soporte para que la aguja de la impresora 3D se deslice. Todo lo que extruya puede permanecer en su lugar”. Una vez que se imprime el órgano, los investigadores deben deshacerse de esta capa de gelatina que lo rodea. Es un material que se funde al contacto con el calor, por tanto, cuando ha terminado, se aplica calor para fundir el hidrogel, dejando únicamente el modelo bioimpreso en 3D.

Adam Feinberg ha estado utilizando la fabricación aditiva durante algunos años.

Un corazón de alginato bioimpreso en 3D de este tipo costaría únicamente $10, lo que podría permitir que varios hospitales proporcionen una solución de este tipo a sus cirujanos. Adam Feinberg explica que quiere probar otros materiales como el colágeno, lo que representaría una solución aún más realista. Pero por ahora, el colágeno sigue siendo mucho más caro, haciendo que el mismo corazón coste $2,000. Una inversión que sigue siendo mínima si se toma el conjunto de una operación cardíaca compleja. Adam Feinberg dice: “Creemos que hay una serie de aplicaciones en las que probablemente valga la pena el realismo del colágeno. Pero cuando se investiga en el laboratorio, y se cometen errores, es mejor utilizar un material más barato. De ahí la elección del alginato”.

Un corazón impreso en 3D aún más realista

Además de este modelo de corazón humano, el equipo usó la misma técnica de impresión 3D para diseñar una arteria coronaria. El objetivo era ver si podía perfundirse y hacer circular la sangre. Al bombear sangre falsa, se observó que la arteria retenía el líquido. Este podría ser un primer paso para crear un corazón con un sistema vascular interconectado. Así, los cirujanos podrían practicar la sutura de las arterias en condiciones casi reales.

Lo que este equipo de investigadores realmente espera es poder insertar células en el corazón bioimpreso en 3D para hacerlo latir. El cultivo de estas células ya ha comenzado en el laboratorio, pero hoy en día solo se pueden colocar 100 millones en el órgano impreso a la vez, en comparación con los 100 mil millones de un corazón de tamaño normal. Puedes encontrar más información del proyecto aquí.

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