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La impresión 3D médica, una herramienta para salvar nuestras vidas

Published on julio 17, 2018 by Lucía C.
impresión 3D médica

Ya se sabe que las tecnologías de fabricación aditiva está cambiando los modos de producción, aunque todavía es difícil competir con ciertos métodos convencionales, y la razón principal es que la velocidad aún se considera lenta. La impresión 3D de grandes series lleva tiempo y aún no aparece como el método preferido para muchos sectores. Sin embargo, el campo médico está muy interesado en esta tecnología con la capacidad de crear soluciones adaptadas a cada paciente. Son casi 7,500 millones de morfologías diferentes a las cuales los médicos deben adaptarse. La impresión 3D médica aparece entonces como una nueva solución para crear dispositivos personalizados que satisfagan las necesidades de los pacientes.

La firma estadounidense Allied Market Research calculó que el mercado de la impresión 3D médica alcanzará los $ 2.3 mil millones en 2020. Este crecimiento podría explicarse por las oportunidades en términos de personalización que ofrece la fabricación aditiva. Para crear prótesis, implantes, para preparar mejor una operación quirúrgica o para fabricar dispositivos médicos que faciliten ciertas operaciones sensibles, como guías quirúrgicas u otras ayudas visuales.

impresión 3D médica

Fabricación aditiva para diseñar implantes y prótesis

Un implante está destinado a reemplazar un órgano durante un largo período de tiempo o a complementar una o más de sus funciones. Por lo tanto, por definición, está totalmente adaptado al paciente y su anatomía. La personalización consume mucho tiempo y es costosa cuando se trata de usar métodos de fabricación tradicionales. Aquí es donde la impresión 3D médica es útil y ayuda a diseñar implantes personalizados. Varios jugadores también han comenzado en este sector y usan tecnologías 3D para fabricar dispositivos médicos personalizados.

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Un ejemplo de ello es la startup francesa, AnatomikModeling, que diseñó la primera prótesis traqueobronquial utilizando tecnologías 3D. Su director general, Benjamín Moreno, explicó: «El uso de la impresión 3D tiene varias ventajas: se puede pasar directamente del modelo digital en 3D al modelo anatómico físico en 3D, manteniendo una muy buena precisión. Ahorrar tiempo es importante sobretodo si es con costos reducidos. Esto permite entrar completamente en la era de la personalización de dispositivos médicos. También es posible hacer modelos anatómicos en 3D con formas geométricas muy complejas que serían muy difíciles de obtener a través de las técnicas de fabricación tradicionales «

impresión 3D médica

Créditos de la fotografía : AnatomikModeling

Mediante el uso de la impresión 3D médica, los fabricantes de prótesis e implantes pueden crear soluciones con las dimensiones correctas, con un diseño complejo y a un costo menor. En cuanto a la durabilidad de los dispositivos médicos creados, incluso si el número de ejemplos es aún bajo en comparación con los métodos tradicionales, se puede citar el ejemplo de copas de titanio en 3D que siguen siendo tan efectivas después de ser colocadas en el paciente. Esto evita que el paciente cambie el implante cada década, lo que facilita su vida diaria y la ahorra las incómodas cirugías.

Finalmente, la impresión 3D médica también ha permitido automatizar el proceso de creación de prótesis auditivas y dentales. Según el fabricante EnvisionTEC, el número de pasos necesarios para fabricar auriculares ha aumentado de 9 a 3 en solo unos pocos años. Continúa para detallarlos: el audiólogo primero escanea la oreja del paciente con un escáner 3D para crear una impresión auditiva. Con estos 100,000-150,000 puntos de referencia, el análisis se envía a un modelador que da forma a un modelo. Cuando ha terminado, se imprime a partir de una resina y estará equipado con los componentes necesarios. El fabricante estima que ahora se pueden imprimir 65 prótesis por hora.

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Prótesis auditiva impresa en 3D

La impresión 3D médica  al servicio de la simulación quirúrgica

Los errores médicos son la tercera causa de muerte en los Estados Unidos, una cifra alarmante que podría reducirse gracias a las tecnologías 3D. Esto se convierte también en un medio para implementar rápidamente modelos quirúrgicos con imágenes del paciente, lo que permite a los cirujanos, y en general a los médicos aprendices, entrenar antes de la cirugía y limitar los errores. Estos modelos anatómicos impresos en 3D también se pueden presentar al paciente antes de su operación para que visualice todos los pasos de la operación, una forma de mejorar también la relación entre el médico y el paciente.

Thomas Marchand, CEO de la start-up francesa BIOMODEX explica que la impresión 3D «les permite ofrecer una alternativa real a las soluciones de capacitación quirúrgica que no son satisfactorias hoy en día (capacitación en pacientes, partes anatómicas de cadáveres o animal que plantea problemas éticos y logísticos). A través de una plataforma web, el médico puede cargar imágenes médicas de su paciente, desde escáneres, MRI o ultrasonido. Unos días después recibirá de BIOMODEX un órgano sintético en el que se puede entrenar, elegir el enfoque adecuado, la estrategia de funcionamiento correcto y las prótesis adaptadas al paciente (tamaño y posición). «Algunos de los patrones impresos en 3D, los más exitosos podrían incluso imitar el sangrado, acercándose lo más posible a la realidad, lo que aumentaría la precisión y la eficiencia de los procedimientos quirúrgicos.

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Créditos de la fotografía: Hebei University

El objetivo es reducir la cantidad de errores médicos mejorando el entrenamiento de los cirujanos. Ya no se utilizarían animales o cadáveres lo que actualmente presenta problemas logísticos, pero especialmente éticos. El Dr. Ahmed Ghazi, profesor asistente en el Departamento de Urología de la Universidad de Rochester comenta: «Los cirujanos son como los pilotos. Para todos, debemos pasar por el paso de quitar un 747, solo, por primera vez. Para un cirujano, realizar una operación de la A a la Z en perfecta autonomía también es obligatorio. Los pilotos se están preparando con simuladores de vuelo, pero hasta ahora los cirujanos no tenían un sistema de simulación válido «.

Bioimpresión para crear tejidos y órganos

Aún restringida a aplicaciones de investigación, la bioimpresión es una tecnología en rápido desarrollo que ha estado creciendo significativamente en los últimos años.

Este es un método que permite crear estructuras celulares con una impresora 3D específica, que brinda la capacidad de diseñar órganos vivos. Aunque no son funcionales a largo plazo, debemos destacar todos los progresos realizados. La compañía estadounidense Organovo, por ejemplo, es una de las líderes del sector; desarrolló tejido óseo e injertó tejido hepático mediante bioimpresión. Aspect Biosystems, por su parte, fabricó una bioimpresora llamada RXI, capaz de fabricar tejido humano a medida fisiológicamente complejo. Un avance que probaría diferentes medicamentos en órganos especialmente creados para la ocasión pero también realizará trasplantes de órganos sintéticos.

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Bioimpresora de Aspect Biosystems

Entre las diferentes aplicaciones de la impresión 3D médica, la bioimpresión ofrece la oportunidad de crear piel, lo que ayuda a tratar lesiones graves y ayuda a los pacientes en su recuperación. Marc Jeschke, un cirujano plástico, nos explicó: «Una vez que se puede crear piel sintética a partir de las células de un paciente, cambia por completo la situación porque se puede operar muy rápidamente». Pensamos en el progreso realizado por los investigadores en Corea del Sur, que combinó dos métodos de impresión, extrusión e inyección de tinta, lo que les permitió crear piel a base de colágeno con una membrana de policaprolactona. Incluso si los desarrollos todavía están en sus inicios, la bioimpresión de la piel podría modificar el sector quirúrgico, pero también el campo de los cosméticos, donde los productos podrían probarse directamente en piel bioimpresa.

Impresión 3D de medicamentos

Otra parte prometedora de la impresión 3D médica es la posibilidad en algunos años de ver los medicamentos impresos en 3D. La tecnología está ahí pero el problema es más regulatorio. La industria farmacéutica está altamente regulada y se deben cumplir muchos requisitos para colocarla en el mercado. La empresa FabRx, sin embargo, parece convencida de las oportunidades que ofrece la impresión 3D en este mercado; apunta a producir medicamentos impresos en 3D. Uno de sus investigadores, el Dr. Álvaro Goyanes, nos explicó que «poder crear tabletas o dispositivos médicos simplemente modificando un archivo 3D ofrece muchas oportunidades. Lo más simple es poder cambiar el tamaño o el llenado (es decir, el porcentaje de material dentro del objeto) y así cambiar la masa de la tableta y, por lo tanto, la dosis del medicamento.

Impresión 3D médica

Medicamentos impresos en 3D de FabRx

Por lo tanto, es posible ajustar la dosis de cada medicamento de acuerdo con el paciente, mucho más fácil y rápidamente. Un avance particularmente interesante en pediatría según Álvaro, donde la edad y el peso del niño tienen una gran influencia en la forma en que se administra el medicamento. El médico agrega que «sería posible combinar en una tableta dos o más medicamentos, reduciendo la cantidad de tabletas que una persona tiene que tomar, lo que es especialmente importante en los ancianos».

Con respecto a la tecnología de impresión utilizada, FabRx utiliza un proceso similar al sinterizado selectivo, y es el polvo el que se contendría el medicamento. Álvaro afirma: «Dependiendo de los materiales que seleccionamos, podemos lograr una liberación muy rápida o una liberación dirigida del fármaco en regiones específicas del tracto gastrointestinal».

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Dr. Álvaro Goyanes de FabRx

FabRx quiere equipar algunos hospitales con impresoras 3D en 2 años. Uno de los principales desafíos será la regulación; el fabricante de medicamentos dice que aún no conoce los pasos del proceso de validación. Si la impresión 3D del medicamento se considera un paso de fabricación, se someterá a un control y una regulación mucho más alta; si se considera un paso de composición, la regulación será menos estricta.

Lo cierto es que el campo de la impresión 3D médica se reserva un futuro brillante para la aparición de la fabricación aditiva. En los próximos 10 años, el campo de la medicina habrá evolucionado gracias al rápido desarrollo de la tecnología y tal vez veamos los primeros órganos funcionales biompresos, una innovación digna de las mejores películas de ciencia ficción.

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