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Las aplicaciones de la impresión 3D en la lucha contra el cáncer de mama

Publicado el octubre 19, 2023 por Alicia M.
impresión 3D cáncer mama

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), en 2020, en todo el mundo se diagnosticó cáncer de mama a 2,3 millones de mujeres, y 685.000 fallecieron por esa enfermedad. Estas cifras lo convierten en uno de los más prevalentes y una de las principales causas de muerte por cáncer en mujeres en todo el mundo. Cabe destacar que también hay hombres que padecen este tipo de cáncer. De hecho, aproximadamente entre el 0,5% y el 1% de los casos de cáncer de mama afectan a varones. En cuanto al tratamiento, se estima que el 40% requiere una mastectomía, la extirpación parcial o total de un pecho, para su recuperación. Sin embargo, solo alrededor del 20% de estas mujeres eligen la reconstrucción mamaria tras la extracción, a pesar de que sea lo recomendado por los expertos. Con el fin de apoyar a la causa, el mes de octubre fue designado como el Mes de Sensibilización sobre el Cáncer de Mama, y más concretamente, el 19 de octubre se conmemora el Día Mundial Contra el Cáncer de Mama. En honor a eso, hemos recopilado las diferentes formas en que se puede utilizar la impresión 3D para ayudar a combatir el cáncer de mama y facilitar su tratamiento.

Aislamiento de células cancerígenas agresivas

Un grupo de investigación en la Universidad de Girona consiguió utilizar la impresión 3D para aislar las células que provocan el cáncer de mama en las mujeres. En concreto, fabricaron unas matrices 3D minúsculas, llamadas scaffolds, que reproducían los tejidos y fibras del cuerpo humano. Con ayuda del software BCN3D Cura y la impresora 3D Sigma del fabricante barcelonés, probaron varios parámetros para crear los modelos más óptimos para la investigación. Así, fabricaron 10 copias de cada configuración con el objetivo de ver qué geometría separaba mejor las células madre, que son las que provocan las recaídas. Al conseguir aislar las células madre de este subtipo de cáncer, los investigadores podrán estudiarlas mejor para encontrar los biomarcadores responsables de los tumores y poderlos atacar con fármacos.

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Healshape utiliza la impresión 3D para crear prótesis mamarias naturales y reabsorbibles

Fundada en Lyon en enero de 2020, Healshape es una startup biomédica especializada en la reconstrucción y el aumento mamarios mediante bioimpresión. El objetivo de la empresa es «desarrollar soluciones naturales de reconstrucción mamaria para todas las mujeres», dirigidas al 40 % de los 2,2 millones de mujeres a las que se ha diagnosticado cáncer de mama y necesitan una mastectomía (2020). Al igual que Lattice Medical, ofrece una bioprótesis totalmente personalizada, denominada UR SHAPE, que es una «matriz 100% natural fabricada con materiales de origen biológico que se pueden imprimir en 3D y es reabsorbible» gracias al uso de una tinta que facilita la regeneración del tejido de cada mujer. Una vez implantado, el médico puede inyectar las células de la propia paciente realizando un «lipofilling», así, sólo es necesaria una operación. Estas células adoptarán entonces la forma de la bioprótesis y podrán reconstruir el tejido mamario. Tras unos meses de trabajo, la prótesis será capaz de reabsorberse por sí misma, dejando únicamente las células de la propia paciente, que debería entonces ser capaz de recuperar su mama. En 2023, la empresa anunció una asociación con el Institut de Cancérologie de l’Ouest, en los Países del Loira (Francia).

Prótesis mamarias a medida impresas en 3D por la Universidad de Limerick

Investigadores de la Universidad de Limerick (Irlanda) han anunciado lo que consideran una «primicia mundial»: la creación de prótesis mamarias a medida para mujeres tras una mastectomía mediante escaneado e impresión en 3D. Fruto de la colaboración entre la Unidad de Innovación Rápida de la Universidad de Limerick (UL), la Unidad de Cuidados Sintomáticos de la Mama del Hospital Universitario de Limerick (UHL) y el Centro de Oncología Radioterápica del Medio Oeste de la Red Privada Mater, el servicio piloto espera mejorar la calidad de vida de las supervivientes de cáncer de mama. En esencia, las mujeres que se hayan sometido a una mastectomía completa (extirpación total de uno o dos senos) tendrán acceso a prótesis totalmente personalizadas que se fabricarán in situ en el punto de atención, adaptándose perfectamente a la mama residual sin importar su forma o tamaño. Aunque los investigadores no especifican qué tecnología de impresión 3D se ha utilizado, sí mencionan que el tratamiento pretende hacer frente a la falta de un enfoque de «talla única», que es la norma actual. El proyecto también pretende ofrecer soluciones protésicas a medida en toda Irlanda.

El equipo detrás del proyecto UL. (Créditos: Universidad de Limerick)

ONEBra

ONEBra es una joven empresa italiana que ha ideado una solución para las mujeres que han tenido que someterse a una mastectomía tras un cáncer de mama. De hecho, a menudo la asimetría de los pechos resultante de esta operación provoca dificultades psicológicas adicionales a las pacientes. Por ello, ONEBra ha desarrollado copas de sujetador personalizables e imprimibles en 3D que pueden adaptarse a la fisiología de la mujer. La clienta puede escanear su cuerpo en casa y enviar las imágenes a la empresa, que a continuación imprime en 3D las copas de sujetador personalizadas y las envía al domicilio de la paciente. Gracias al uso de la fabricación aditiva, el producto se envía en poco tiempo y con total respeto a la intimidad de la persona.

Diseño del ONEBra (Créditos: ONEBra)

Modelos tumorales de cáncer de mama como plataforma de ensayos clínicos

En la actualidad no existen plataformas preclínicas suficientes para investigar fármacos contra el cáncer. Por ello, un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania se ha especializado en utilizar modelos de cáncer de mama impresos en 3D para explorar la interacción entre células tumorales, fármacos contra el cáncer y células inmunitarias humanas. Los resultados del estudio se publicaron en las revistas médicas Advanced Functional Materials y Biofabrication en octubre de 2022.

En primer lugar, se utilizó la bioimpresión asistida por aspiración para imprimir un modelo tridimensional de un tumor de cáncer de mama, al que se dio forma de modelo tumoral. En primer lugar, el equipo de investigación comprobó cómo reaccionaba el modelo tumoral a la doxorrubicina, un fármaco quimioterapéutico que suele utilizarse en el tratamiento del cáncer de mama. Se comprobó que el modelo tumoral respondía a esta quimioterapia. Posteriormente, los investigadores colaboraron con un inmunólogo del Jackson Laboratory para explorar también la respuesta del tejido impreso en 3D a las células inmunitarias humanas. Las células CAR-T humanas que se utilizaron para ello estaban modificadas genéticamente para reconocer y atacar las células del cáncer de mama. Tras sólo 72 horas, se comprobó que las células CAR-T habían desencadenado una respuesta inmunitaria positiva y atacaban a las células cancerosas. Métodos como el del modelo tumoral impreso en 3D pueden ayudar a evaluar y comprender la respuesta de las medidas terapéuticas al tejido tumoral.

Proyecto de Penn State (Créditos: Madhuri Dey, Laboratorio Ozbolat / Penn State)

Implantes mamarios con tejido propio

Junto con la empresa BellaSeno de Leipzig, el Fraunhofer IPT está trabajando en el desarrollo de un sistema de producción automatizado que en el futuro producirá implantes mamarios a partir de su propio tejido con una estructura de polímero. En el proyecto se combina la experiencia en impresión 3D con conocimientos de mecánica, electrónica, tecnología de medición y software. Esto debería dar esperanza a muchas mujeres, ya que gracias a la instalación de producción, es posible crear implantes de manera más eficiente y rentable a la hora de someterse a la cirugía. Sin embargo, todavía queda esperar algunos años más antes de que se aprueben los implantes.

La prótesis francesa MATTISSE

Tras 6 años de investigación y 12 patentes, la empresa Lattice Medical, con sede en Lille, ha desarrollado una bioprótesis mamaria que combina impresión 3D, biomateriales e ingeniería tisular. Denominada MATTISSE, consiste en una carcasa impresa en 3D que no sólo proporciona el volumen y la forma deseados de la mama, sino que también fija el tejido que se va a regenerar. El objetivo es ofrecer una reconstrucción mamaria natural en una sola operación a todas las mujeres que lo necesiten. En concreto, la bioprótesis MATTISSE está fabricada con biomateriales reabsorbibles que permiten la regeneración de tejido adiposo autólogo; una vez implantada, el tejido se regenera durante 6 meses y la prótesis desaparece naturalmente al mismo tiempo. Lattice Medical se ha equipado con una flota de impresoras 3D, más concretamente máquinas UltiMaker, ubicadas en una sala blanca y que cumplen los requisitos del sector médico. A finales de 2022, la empresa francesa anunció el inicio de sus ensayos clínicos, con el objetivo de obtener el marcado CE para poder empezar a comercializar su bioprótesis en Europa.

Implante impreso en 4D que se adapta al cuerpo y libera medicamentos.

Un grupo de investigadores de la Queen’s University Belfast (QUB), con el objetivo de tratar el cáncer de mama de una manera eficiente, han creado implantes impresos en 4D gracias a Tinkercad y la bioimpresora Cellink Bio X 3D. Estos implantes personalizados, han sido fabricados con materiales inteligentes capaces de cambiar su forma y características. Gracias al uso de esta tecnología los implantes pueden programarse, se controlan mediante estímulos externos como la temperatura o la humedad, para mejorar su adaptación a cada paciente. Los beneficios del uso de la impresión 4D en el implante no son meramente estéticos, también son capaces de liberar poco a poco fármacos en lugares muy precisos. Este tipo de medicamento de quimioterapia (doxorrubicina o DOX), ayuda a la paciente a prevenir la reaparición de celulas cancerosas.

Este es el implante impreso en 4D una vez colocado (Créditos: QUB)

Imprimen en 3D un dispositivo para combatir cánceres de intervalo

Un equipo de investigacion del MIT ha creado un dispositivo mediante impresión 3D que promete ayudar a la lucha contra el cancer de mama. Este dispositivo de ultrasonidos tiene como objevo detectar de manera precoz este tipo de cáncer. Algo que inquieta tanto a médicos como a pacientes son los cánceres de intervalo. Hablamos de tumores que se desarrollan rápidamente entre las citas periódicas de las mamografías, que además son más agresivos que los detectados de forma rutinaria. Canan Dagdeviren, principal autor del estudio, señala que su objetivo era diseñar un dispositivo que permitiera hacer revisiones más frecuentes a personas con alto riesgo. El llamado cUSBr-Patch, consiste en un parche impreso en 3D con aberturas, que proporciona un escaneo en profundidad, e imagen desde distintos ángulos de las mamas. Este dispositivo fue creado mediante una impresora 3D Prusa i3 MK3S+ empleando TPU y PLA, se imanta al sujetador y permite hacer este tipo de escaneos desde casa para poder combatir los cánceres de intervalo.

El dispositivo de ultrasonidos para combatir el cáncer de mama impreso en 3D en el MIT (Créditos: MIT)

Tejidos Derm – PLCOSkin

La empresa coreana de biotecnología PLCOskin nació como centro de investigación de la Universidad de Yonsei. Está especializada en la reconstrucción de tejidos blandos con el desarrollo de TissueDerm™. TissueDerm™ es una dermis artificial polivalente fabricada a partir de una combinación de colágeno animal y polímero artificial, que se imprime en 3D. En cirugía, TissueDerm™ se utiliza para reconstruir tejidos blandos defectuosos, como el pecho de pacientes con cáncer de mama. PLCOskin también ofrece otras opciones de tratamiento para estas pacientes, como fundas de prótesis mamarias para la reconstrucción de la mama. El cáncer de mama es también el más frecuente entre las mujeres coreanas, con un aumento anual del 5%. Sin embargo, alrededor del 80% de las pacientes renuncian a la reconstrucción mamaria tras la mastectomía debido al coste y los efectos secundarios. TissueDerm™ es un implante artificial seguro, un 50% más barato que otros productos del mercado y sin efectos secundarios. El material utilizado tiene una biocompatibilidad excelente y una gran resistencia a la tracción, por lo que no causa inflamación en el cuerpo de la paciente.

(Créditos: PLCOskin / Invest Korea)

Colágeno humano recombinante de origen vegetal

A menudo, muchos de los procedimientos tradicionales de reconstrucción mamaria dependen de un suministro limitado de cadáveres humanos o tejido animal. El innovador enfoque de bioimpresión 3D de CollPlant elimina esta barrera de suministro, permitiendo un acceso más amplio a la reconstrucción para más pacientes. A principios de este año, CollPlant y 3D Systems firmaron un acuerdo de co-desarrollo para crear un producto de matriz de tejido blando bioimpreso en 3D que es capaz de promover la infiltración y proliferación celular mediante el uso de formulaciones de bioenlace basadas en rhCollagen. Esta regeneración de tejidos minimiza el riesgo de una respuesta inmunitaria adversa. Debido a su origen vegetal, el rhCollagen también ofrece una seguridad superior al tiempo que cumple con los requisitos mecánicos para los procedimientos de implantes.

Tratamiento del cáncer con ayuda de tumores impresos en 3D

En la Universidad de Waterloo, en Ontario (Canadá), un equipo de investigadores lidera la lucha contra el cáncer de mama con ayuda de la bio impresión 3D. El equipo está revolucionando la forma en que tradicionalmente se han llevado a cabo los tratamientos contra el cáncer en Canadá y en todo el mundo. Antes, los médicos extirpaban los tumores mediante una biopsia, que luego se podía estudiar al microscopio en dos dimensiones. Sin embargo, con la introducción de la bioimpresión en 3D, los médicos pueden modelar los tumores capa por capa, modelándolos de forma exhaustiva como nunca antes, y abriendo nuevas vías para tratamientos más rápidos y menos costosos, como el ensayo de fármacos de quimioterapia y la planificación de los mejores resultados del tratamiento.

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Proceso de investigación de los tumores impresos en 3D (Créditos: Universidad de Waterloo)

Piezas impresas en 3D para cirugía reconstructiva

Sea cual sea el mal, la cirugía reconstructiva es una forma de permitir a las pacientes volver a la normalidad y sentirse más seguras de sí mismas. Tal es el caso de los investigadores de Weill Cornell Medicine, que han utilizado la impresión 3D para ayudar a mejorar el aspecto natural de los esfuerzos reconstructivos del pezón de las pacientes, tras someterse a mastectomías para tratar el cáncer de mama. El disco impreso en 3D está hecho de poli-4-hidroxibutirato (P4HB), un polímero que ya se utiliza para dispositivos quirúrgicos y médicos. El andamio personalizable crea una forma similar a un molde que el cuerpo acaba rellenando durante su proceso natural de cicatrización, tras el cual, el P4HP se descompone. «Se trata de un paso importante para ayudar a las pacientes que deciden someterse a una reconstrucción mamaria tras una mastectomía a sentirse de nuevo plenas», explica el Dr. Jason Spector, catedrático de cirugía.

Las piezas impresas en 3D para la cirugía (Créditos: Laboratorio Spector/Weill Cornell Medicine)

Prótesis 3D cargadas con fármacos

Un equipo de científicos de varias instituciones médicas en China, unió fuerzas para realizar un estudio sobre el tratamiento del cáncer de mama con quimioterapia localizada. La quimioterapia tradicional se administra en dosis masivas, lo que produce efectos secundarios como la caída de cabello, anemia y náuseas. Utilizando tecnología de impresión 3D, el equipo de investigadores diseñó una prótesis que contiene los medicamentos paclitaxel (PTX) y doxorrubicina (DOX) para prevenir la recurrencia de tumores malignos y metástasis después de una cirugía relacionada con el cáncer de mama. El lanzamiento del fármaco mostró que la prótesis impresa en 3D que contenía microesferas PTX y DOX era capaz de liberar los fármacos de forma continua durante más de 3 semanas, suprimiendo un umbral de recurrencia del cáncer y con efectos secundarios significativamente reducidos. Además, este estudio reveló resultados prometedores para el desarrollo futuro de tratamientos contra el cáncer de mama en humanos.

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