Joseph DeSimone sobre PinPrint, Carbon y consejos para los innovadores en fabricación aditiva

Hace poco más de una década, el renombrado químico Dr. Joseph DeSimone introdujo una tecnología innovadora que formaría la base de la empresa Carbon, donde se desempeñó como cofundador y CEO. Esta tecnología, conocida como CLIP (Continuous Liquid Interface Production), transformó la impresión 3D de resina al aumentar drásticamente tanto su velocidad como su eficiencia. Ahora, DeSimone y su equipo de investigadores de la Universidad de Stanford han avanzado la tecnología aún más con el desarrollo de CLIP por inyección (iCLIP). Esta innovación sirve de base para PinPrint, una nueva empresa que DeSimone está cofundando. La misión de PinPrint es reimaginar la experiencia del paciente en los ámbitos de las vacunas y los tratamientos farmacológicos. Aquí, exploraremos la tecnología y la visión detrás de PinPrint, las ideas de DeSimone sobre lo que impulsó el éxito de Carbon y sus consejos para los aspirantes a líderes en ciencia y fabricación aditiva.

El primer objetivo de PinPrint son los parches de microagujas, que ofrecen una alternativa sin dolor a las agujas convencionales. Se pueden utilizar para la administración de vacunas y fármacos tanto para casos de uso terapéutico como cosmético, así como para la recogida de muestras de líquido intersticial. En comparación con las agujas, los parches de microagujas son fáciles de aplicar, menos peligrosos y mínimamente invasivos. Esto significa que pueden administrarse fácilmente en hogares y en entornos clínicos y no clínicos. Además, estos parches tienen menos probabilidad de infecciones y son más fáciles de desechar que las agujas normales. Estos dispositivos existen desde hace décadas y son fáciles de fabricar utilizando métodos tradicionales. Sin embargo, PinPrint está aprovechando la fabricación aditiva para lograr geometrías altamente complejas, lo que permite la creación de microagujas con canales microfluídicos y espacios negativos que serían imposibles de incorporar a través de la fabricación convencional.

Un parche de microagujas estándar, sin canales microfluídicos. (Créditos de la foto: MyLife Technologies).

Solución al sobrecurado: CLIP vs. iCLIP

Lograr tales geometrías en parches de microagujas solo podría lograrse si se abordara un problema fundamental con la impresión 3D de resina: el sobrecurado. El sobrecurado se refiere al cierre involuntario de espacios negativos. Esto sucede cuando la luz UV llega a las capas previamente curadas, lo que hace que el curado se produzca en espacios que se suponía que eran espacios negativos, lo que reduce la resolución del eje Z. DeSimone y el laboratorio de Stanford querían abordar este problema y lograr una resolución superior no solo en el plano XY, sino también en el eje Z.

Para entender la solución del equipo, primero tenemos que analizar la tecnología CLIP. Al igual que otras tecnologías de fotopolimerización por cuba, implica curar la resina con luz UV. La adición clave aquí es una ventana especial ubicada debajo de la resina que es transparente a la luz, pero también permeable al oxígeno. CLIP controla el flujo de oxígeno a través de esta ventana, creando una «zona muerta» en el tanque de resina de solo decenas de micras de espesor, donde no se producirá la fotopolimerización. Este espacio crea una succión que hace que la resina fluya continuamente a medida que se eleva la placa de construcción. Por lo tanto, en lugar de imprimirse capa por capa, se crea un objeto dentro de la cuba de resina, justo por encima de la zona muerta, lo que permite que la impresión se produzca de 100 a 1000 veces más rápido que los métodos de impresión 3D convencionales. Este método logró una resolución notable en el plano XY, pero dejó el eje Z desafiado por el sobrecurado.

Casi diez años después, DeSimone y un equipo de Stanford presentaron iCLIP para abordar este problema, publicando su estudio histórico en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS) en septiembre de 2024. La técnica consiste en bombear constantemente resina naturalmente oxigenada (inhibida) a través de todo el espacio negativo, ya sean canales o celosías, eliminando cualquier resina residual que pueda sobrecurarse. Por lo tanto, el proceso empuja mecánicamente la resina hacia el espacio, en lugar de depender de la succión para extraerla. Este avance permitió la creación de microcanales con diámetros y alturas más pequeñas, mejorando en gran medida la funcionalidad, ahora con funciones de impresión con píxeles de alta resolución de hasta 10 a 25 micras. En general, el laboratorio se centra en la fabricación con luz, buscando lograr una resolución micrométrica de un solo dígito en las tres coordenadas cartesianas.

Diagramas que ilustran canales microfluídicos creados con tecnología iCLIP (Créditos de la foto: I.A. Coates, et al./PNAS.)

¿Cómo se pueden usar los parches de microagujas PinPrint?

Con una solución para el sobrecurado a remolque, DeSimone y su equipo comenzaron el viaje para mejorar los parches de microagujas, integrándolos con la microfluídica. Los parches de microagujas de PinPrint aún no están disponibles en el mercado, pero la compañía actualmente está probando sus parches en humanos. Una vez listo para su distribución, uno de los primeros medicamentos con los que PinPrint trabajará es la lidocaína, un medicamento anestésico local que adormece el área donde se aplica. DeSimone prevé que estos parches de lidocaína se vendan a clínicas dermatológicas para adormecer instantáneamente a las personas, en lugar de esperar 30 minutos a que entre en acción una crema anestésica. Comparó este enfoque comercial con los bolos: «¿Cuál es el primer bolo que quieres derribar para que derribe a los demás? Para nosotros, ese primer bolo es la lidocaína».

¿Cuáles son los otros «bolos» que PinPrint espera derribar? DeSimone ve potencial para usar los parches para recolectar líquido intersticial. «Imagina entrar en un Walmart, ponerte un parche, hacer tus compras, dejar el parche en el mostrador y obtener información molecular en lugar de hacer una punción venosa y una extracción de sangre», declaró. Otro caso de uso podría ser que las compañías farmacéuticas compren los parches y los llenen con una (o varias) vacunas.

Una comparación visual de los microcanales creados con iCLIP y un centavo. (Créditos de la foto: I.A. Coates, et al./PNAS.)

Una perspectiva emprendedora

En los últimos años, la industria de fabricación aditiva se ha enfrentado a un mercado más sombrío, marcado por importantes adquisiciones y despidos. A pesar de esto, DeSimone compartió que Carbon realmente no ha sentido un impacto. «Creo que tal vez sea porque nos hemos centrado implacablemente en la fabricación y en cómo llevar la impresión 3D a la fabricación en el mundo real», dijo, citando las primeras asociaciones de Carbon con adidas e Invisalign. «Vivir en la intersección de los tres: hardware, software y materiales, ha sido la clave para eso».

Además, atribuyó parte del éxito de Carbon al modelo de suscripción de la empresa: «Tenemos un modelo de suscripción y no conozco ninguna otra pieza de hardware de fabricación que esté suscrita en ningún sector de la industria. Al principio, incluso nuestros propios inversores estaban preocupados por si podíamos obtener suscripciones de tres años en lugar de suscripciones de un año, y ahora, debido a que estamos en la fase de fabricación, en realidad se están convirtiendo en suscripciones de cinco años. Así que tenemos una tremenda visibilidad de los ingresos: es contractual».

¿Hacia dónde vale la pena avanzar?

Cuando se le preguntó qué consejo daría a los jóvenes científicos e ingenieros que buscan marcar la diferencia en la industria, DeSimone planteó una idea que podría ser sorprendente: «Creo que se puede hacer un argumento bastante convincente de que, en muchos sentidos, no se necesita más investigación en polímeros ecológicos y sostenibles como ejemplo», comenzó. «Hoy podrías trazar una línea divisoria y decir, está bien, no más, pero implementa lo que tienes…Hay muchas cosas geniales por ahí que no se están utilizando. ¿Por qué?» Su punto era claro: hay una gran cantidad de potencial sin explotar que podría aprovecharse en este momento, si solo se pusiera en práctica.

Para aquellos que buscan llevar tecnología disruptiva al mercado, DeSimone recomienda el libro de Geoffrey Moore, Crossing the Chasm. “Ese libro era nuestra Biblia en Carbon. Es nuestra Biblia en PinPrint», dijo, subrayando la relevancia continua de las ideas de Moore.

Carbon ofrece escalar la producción para sus socios con sus flotas de impresoras 3D. (Créditos de la foto: Carbon).

En términos más generales, DeSimone reconoció el papel crucial tanto de las empresas como de las políticas para impulsar el progreso. «Se necesitan empresarios y cambios en las políticas, y ahora hay una gran oportunidad para centrarse en la integración vertical y seguir adelante… Los jóvenes deberían pensar dónde quieren jugar», insistió, señalando el tremendo potencial de los líderes emergentes en el campo.

DeSimone también se refirió a un problema en los Estados Unidos: «Estamos en medio de un desafío en los Estados Unidos en este momento con la guerra contra las universidades, y nuestra tecnología podría decirse que surgió de ese tipo de entorno», comentó. «No me malinterpreten, creo que deben ocurrir cambios en la investigación académica, pero me preocupa si la comunidad está lista para tomar esas decisiones difíciles sobre lo que debe financiarse y lo que no». Expresó la esperanza de que una mejor comprensión de la comercialización pudiera guiar no todas, sino algunas, de estas difíciles decisiones. En última instancia, DeSimone enfatizó que para que un negocio tecnológico tenga éxito, se requiere tanto una estrategia comercial sólida como una base tecnológica sólida. Con PinPrint, la combinación de visión estratégica y tecnología innovadora es prometedora, y estaremos atentos para ver cómo se recibe la tecnología en el espacio sanitario.

¿Qué opinas de PinPrint? Deja tus comentarios en nuestras redes sociales: Facebook, LinkedIn y Youtube. ¿Te interesan las últimas noticias sobre la impresión 3D médica y dental? Haz clic aquí. Sigue toda la información sobre impresión 3D en nuestra Newsletter semanal.

*Foto de portada: Parches de microagujas creados con tecnología iCLIP. Crédtios: I.A. Coates, et al./PNAS.