La impresión 3D en la medicina, una herramienta para salvar nuestras vidas

Como sabemos, las tecnologías de fabricación aditiva está cambiando los sistemas productivos. Sin embargo, todavía es difícil competir con ciertos métodos convencionales debido a que la velocidad aún se considera lenta. La impresión 3D de grandes series lleva tiempo y aún no es el método preferido para muchas empresas y sectores. El campo de la medicina está poniendo el foco en la impresión 3D gracias a la capacidad de crear soluciones adaptadas a cada paciente. Son casi 7,500 millones de morfologías diferentes a las cuales los médicos deben adaptarse. Así, la tecnología 3D en la medicina surge como una nueva solución para crear dispositivos personalizados que puedan satisfacer las necesidades de los pacientes.

Según el reciente estudio publicado por Research And Markets, el mercado mundial de dispositivos médicos impresos en 3D debería alcanzar los $4.900 millones para 2026. Esto supone una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 24,5%. El crecimiento podría explicarse por las oportunidades en términos de personalización que ofrece la fabricación aditiva. Ya sea en la creación de prótesis, implantes, guías quirúrgicas, medicamentos, células vivas o para preparar mejor una intervención médica. Esta tecnología está ganando cada vez más protagonismo en el ámbito sanitario.

Estimación del crecimiento de mercado de dispositivos médicos para 2026. | Créditos: Research and Markets

Fabricación aditiva de implantes y prótesis

Un implante es un dispositivo destinado a reemplazar una parte del cuerpo durante un largo período de tiempo o a complementar una o varias funciones. Por lo tanto, por definición, está totalmente adaptado al paciente y su anatomía. La personalización conlleva mucho tiempo y es costosa cuando se usan métodos de fabricación tradicionales. Aquí es donde la impresión 3D médica es útil y ayuda a desarrollar implantes personalizados. Varias empresas también han comenzado en este sector y usan tecnologías 3D para fabricar dispositivos médicos personalizados.

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».

Mediante el uso de la impresión 3D en la medicina, 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.

Créditos: AnatomikModeling

Finalmente, la impresión 3D en la medicina 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, lo cual es realmente impresionante.

Impresión 3D en la planificación quirúrgica y la medicina

Cada año, más de 4.000 personas que se someten a una cirugía en los Estados Unidos, resultan lesionadas por un error quirúrgico, 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.

La fabricación aditiva permite reducir posibles riesgos durante una cirugía. | Créditos: Stratasys

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 órganos y tejidos

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 impresas en 3D con una máquina que brinda la capacidad de desarrollar órganos y tejidos 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 3D 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.

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.

Medicamentos impresos en 3D

Otra prometedora aplicación en la medicina 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. Si la impresión 3D del medicamentos se considera un paso de fabricación, se someterá a un control y una regulación mucho más alta. Pero si se considera un paso de composición, la regulación será menos estricta. 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, explica: «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 y así cambiar la dosis del medicamento». Con respecto a la regulación de los fármacos, FabRx afirma dice que aún no conoce los pasos del proceso de validación.

La impresión 3D permite ajustar la dosis de cada medicamento de acuerdo con el paciente, de forma más fácil y rápida. 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». Algo que también mencionó en la entrevista que realizamos a FabRx:

Lo cierto es que el campo de la fabricación aditiva en el sector médico tiene un futuro prometedor. En los próximos años, el campo de la medicina habrá evolucionado gracias al rápido desarrollo de la impresión 3D, y tal vez veamos los primeros órganos funcionales biompresos, una innovación digna de las mejores películas de ciencia ficción.

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