El libro Impresión 3D de Sergio Gómez, el manual para convertirte en experto

En esta semana del amor hemos decidido compartir un poco contigo y sortear el libro Impresión 3D de Sergio Gómez de la Editorial Marcombo, profesor e investigador especializado en tecnologías de fabricación aditiva. El libro explica de manera muy práctica que es la impresión 3D y como crear un modelo e imprimirlo utilizando herramientas gratuitas. Este manual está repleto de consejos, detalles técnicos y todo lo que necesitas saber para que tus inicios en las tecnologías 3D sean todo un éxito!

Para entender un poco más a fondo el libro Impresión 3D, Sergio Gómez ha hablado con nosotros sobre sus trabajos de investigación en el campo de la medicina y su opinión sobre la evolución de las tecnologías de fabricación aditiva en España.

3DN: ¿Te puedes presentar y hablarnos sobre tu primera experiencia con las tecnologías de impresión 3D?

Me llamo Sergio Gómez. Soy profesor e investigador. El año pasado publique el libro Impresión 3D.

Sergio Gómez. profesor e investigador especializado en impresión 3D.

Mi primera experiencia con la impresión 3D fue teórica y de eso ya hace algo más de 20 años!. Recuerdo las clases dedefinición de productos en las que explicaba las diferencias entre la ingeniería secuencial y la concurrente y, cómo las tecnologías de fabricación aditiva eran imprescindibles para reducir el Time to Market o el tiempo de llegada de un producto al mercado. El acercamiento real fue hace unos diez años cuando en la Escuela de Engingeria de Barcelona Est (EEBE) de la Universidad Politécnica de Catalunya (UPC) compramos una impresora LOM (Laminated Object Manufacturing). Todavía recuerdo cómo se producía el pegado de las láminas de poliéster una sobre otra y cómo eran recortadas por el láser siguiendo el contorno de las secciones sucesivas del modelo 3D. Los prototipos obtenidos no eran los mejores pero para entonces nos parecía increíble!. Era magia!. Las cosas han cambiado mucho!.

3DN: Sabemos que actualmente trabajas en diferentes proyectos relacionados con las tecnologías de fabricación aditiva, ¿nos puedes hablar un poco de los más importantes?

Soy miembro del grupo de investigación INSUP (Interacción de Superficies en Bioingeniería y Ciencia de Materiales) de la UPC y, de entre las distintas áreas de trabajo, quizás pueda destacar el Diseño y la caracterización de modelos 3D de andamios porosos biomiméticos para ingeniería de tejido óseo. Nos dedicamos a diseñar modelos 3D paramétricos de tejido óseo que imita la complejidad real de hueso trabecular para poder imprimirlo en 3D e insertarlo en el cuerpo del paciente. Todo esto se hace para evitar el uso del hueso autólogo, es decir el hueso del mismo paciente o injertos de donante (aloinjerto) o de animal (Xenoinjerto). Los nuestros los llamamos injertos aloplásticos y son sintéticos. Creamos modelos 3D a partir de imágenes médicas obtenidas por Tomografía (TC), micro-tomografía (micro-TC) o Resonancia magnética nuclear (RMN) de la porción de hueso a reproducir y lo rellenamos con nuestros patrones 3D porosos. Antes de hacer todo esto empleamos herramientas CAE multifísica para simular el comportamiento mecánico y fluídico y asegurarnos que cumplen los requisitos. Finalmente, imprimimos los modelos a partir de los ficheros STL.

Digitalización de modelos anatómicos- Fotografía Universidad de Wake Forest

Ahora estamos trabajando con varias propuestas de andamios macroporosos y realizando ensayos in vitro e in vivo. De momento, estamos muy contentos con los resultados obtenidos y la comunidad científica nos está citando. Tenemos cuatro patentes relacionadas con nuestros modelos porosos y una nueva que está en camino!.

3DN: ¿Nos puedes contar concretamente de tus desarrollos actuales dentro de la medicina regenerativa?

Modelo de andamio con porosidad variable e interconectada. Mod. Patentado (ES 2 578 705 A1) por el grupo INSUP (UPC)

Los injertos aloplásticos que nosotros diseñamos para su impresión 3D son productos de origen artificial. Se emplea la hidroxiapatita sintética que es una biocerámica biocompatible y que es una alternativa fantástica a los aloinjertos y xenoinjertos. También es más barata que el titanio. Los modelos de andamios porosos de hidroxiapatita se caracterizan por ser bioabsorbibles por ser reabsorbida una vez insertado en el cuerpo.  Al mismo tiempo que se produce la reabsorción, unas células llamadas osteoblastos, se dedican a generar hidroxiapatita natural sobre el andamio sintético. Con el paso del tiempo los andamios sintéticos son sustituidos completamente  por tejido real. Es maravilloso!.

También se trabaja con polímeros imprimibles como el colágeno o los  glicosaminoglicanos, polímeros sintéticos compuestos por policaprolactosa (PLC) como el ácido poliláctico (PLA), ácido poliglicólico (PGA) y sus copolímeros como el PLGA. Los polímeros sintéticos presentan mejor comportamiento mecánico y están aprobados por la FDA (Food Drug Administration, USA) para su uso en humanos pero pueden causar apoptosis o muerte celular por el aumento del pH durante su degradación in vivo. Los cerámicos son biocompatibles aunque frágiles. Ésa es otra batalla.

3DN: En tu opinión, ¿qué importancia tiene la relación entre las tecnologías de fabricación aditiva y la medicina?

Las tecnologías de fabricación aditiva están cambiando el mundo de la medicina reconstructiva y la ortopedia. Ahora, por ejemplo se  pueden fabricar prótesis a medida con materiales biocompatibles y bioabsorbibles. Además, la reconstrucción de partes del cuerpo a partir de imágenes médicas (DICOM) y la ingeniería inversa permite la creación de prototipos físicos que ayudan a los cirujanos a ensayar operaciones complejas o comprender ciertas patologías. En esto nosotros colaboramos con Hospitales y otros centros de investigación.

Modelos anatómicos de la Universidad de Wake Forest

La bio-impresión o impresión 3D de estructuras biológicas para implantarlas en el cuerpo humano está siendo una realidad. La famosa imagen de la oreja imprimida en 3D por el Instituto de Medicina Regenerativa Wake Forest es un ejemplo!. Lo que se ha conseguido es imprimir una solución de células vivas sobre un andamio (scaffold) con el fin de crear una estructura tridimensional funcional capaz de reproducir algún órgano o tejido. En España, por ejemplo, ya se han creado modelos sencillos de piel y de cartílago y se trabaja en el desarrollo de vasos sanguíneos y válvulas coronarias. Los del Instituto de Medicina Regenerativa Wake Forest están trabajando con órganos!. Si Mary Shelley lo hubiera sabido tendríamos a otro Frankenstein.

Impresión 3D de andamios «Scaffolds). Fotografía Universidad de Wake Forest

Avi Reichental, Presidente de 3D Systems, dijo que: “La pregunta no es si en cada casa va haber una impresora 3D sino en qué habitación”. Lo mismo puede extrapolarse a la medicina. Tendremos impresoras 3D en todos los quirófanos para la fabricación de utillajes, ensayar operaciones complejas con modelos a escala, imprimir partes de órganos y tejidos…

El mayor reto, la vascularización de los tejidos imprimidos. Éste está siendo uno de los mayores retos actuales en la impresión de tejidos y órganos.

3DN: ¿En qué posición consideras que está España en el campo de la impresión 3D y la fabricación aditiva?

En España tenemos centros tecnológicos y universidades con conocimiento y experiencia en fabricación aditiva. Además, disponemos de fabricantes de maquinaria, empresas que desarrollan software, fabricantes de materiales, investigadores en temas de fabricación aditiva, etc. Pero todo esto no basta y no es suficiente. Nuestros gobernantes deben hacer una apuesta firme en éste sentido y no lo están haciendo. Hoy, España invierte un 9,1% menos en I+D que, en el 2009, mientras que la UE en su conjunto, por ejemplo, invierte un 27,4% más.

Ésta falta de compromiso por la ciencia tendrá  consecuencias a medio y largo plazo sobre el sistema español de I+D+i. Ya se habla del colapso de la ciencia en España.

Ahora es cuando, a nivel mundial, está habiendo un incremento espectacular en la creación de patentes en todos los ámbitos industriales (medicina, aeronáutica, automoción, construcción, etc.). Esto se debe a la nueva forma de fabricar que trae consigo una nueva forma de entenderlo casi todo. Ahora es el momento de invertir. Sin embargo, el número de patentes en España se está reduciendo. La fórmula es fácil: quieres un buen sistema educativo, invierte!. Quieres una apuesta en I+D+i, invierte!.

Barack Obama y su exploración por las tecnologías de fabricación aditiva

Recuerdo el comentario de Obama, ya hace unos cuantos años. Déjame buscarlo en el móvil. Dijo, ya hace unos años:” Hay cosas que podemos hacer, justo ahora, para acelerar esta tendencia. El año pasado creamos nuestro primer Instituto de innovación en Youngston, Ohio. Lo que una vez fue una bodega de almacenamiento es un laboratorio donde nuevos trabajadores están profesionalizando la impresión 3D que tiene el potencial para revolucionar la forma como hacemos casi todo”. Obama estaba muy bien asesorado y su compromiso con la fabricación aditiva fue muy bueno.

¡Hay que copiar lo que funciona!

3DN: ¿Tienes algunas últimas palabras para nuestros lectores?

Les animo a estudiar, a estudiar mucho y a disfrutar de la ciencia y de la lectura. Les animo a compartir los conocimientos adquiridos con amigos y compañeros. Les animo a ser mejores y a hacer mejores a los que tenemos cerca!.

Mi amigo, compañero y jefe del grupo INSUP, Enrique Fernández Aguado, el día de nuestra boda nos dijo a mi mujer y a mí:” No olvidéis imprimir vuestro amor todos los días, pero en 3D!”. Deseo lo mismo a todos los lectores de 3DNatives.

La importancia de incluir la impresión 3D en la educación

Para más información sobre la adquisición del libro Impresión 3D puedes acceder directamente aquí.

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