5 formas sorprendentes de aplicar la impresión 3D en la medicina actual

La tecnología de impresión 3D, lejos de ser un tema de ciencia ficción, está en pleno auge y vino a revolucionar la medicina, ya sea a través del uso de modelos de órganos de pacientes para la práctica de procedimientos quirúrgicos, prótesis personalizadas, medicamentos elaborados a pedido, o incluso para la obtención de tejido humano impreso en 3D.

Esta tecnología, que consiste en la creación de objetos tridimensionales con la guía de una computadora  a partir de modelos digitales y mediante el uso de materiales específicos, se ha convertido en un sofisticado Laboratorio de Impresión Médica 3D  en el Austin Hospital de Melbourne, con la ayuda del University of Melbourne’s Department of Mechanical Engineering.

«En estos momentos, la impresión 3D está a la vanguardia de la investigación médica, pero en el futuro, el conocimiento y uso de esta tecnología por parte de todos los profesionales de la asistencia sanitaria se dará por sentado«, dice Jason Chuen, Director de la Vascular Surgery at Austin Health and a Clinical Fellow at the University of Melbourne.

Recientemente, en el Medical Journal de Australia,  Chuen y su colega, la Dra. Jasamine Coles-Black, han publicado un artículo destinado a dar a conocer a la comunidad médica  el enorme potencial de la impresión 3D, en las cinco áreas que van a recibir todo el impacto de esta multifacética tecnología:

1. Bioimpresión e ingeniería tisular

La idea es en que en un futuro cercano se pueda imprimir tejidos humanos en 3D que sean absolutamente funcionales, para poder así reemplazar la necesidad de transplantar órganos. De hecho, los científicos ya están creando “organoides”, que son imitaciones de órganos a pequeña escala, para ser utilizados en investigaciones.

Estos organoides se fabrican con la utilización de células madre, que por medio de la estimulación  adecuada, logran crecer y transformarse en un órgano funcional determinado, como un hígado o riñón. El desafío está en el desconocimiento de la funcionalidad de estos órganos, que pueden llegan a presentar fallas una vez dentro del paciente.

La bioimpresión implica la utilización de una pipeta que es operada y guiada por una computadora para recoger células a partir de cultivos celulares inmersos en una solución nutritiva, para luego ir “imprimiendo” por capas sobre una matriz hecha en gel. Este procedimiento tiene la limitante de tener que  ser efectuado dentro de este gel, sino las células morirían en unos pocos minutos.

Este procedimiento no reviste mayor problema en la elaboración de los organoides, ya que su pequeño tamaño permite un elaboración muy rápida, para luego ser nuevamente transferidos a la solución rica en nutrientes. Pero el problema es al tratar de imprimir una estructura mayor, como es el caso de un órgano, porque las primeras capas celulares morirían antes que se completara la impresión del órgano completo.

Según las palabras de Chuen: «A menos que haya algún avance que nos permita mantener las células vivas mientras las imprimimos, creo que la impresión de un órgano humano completo seguirá siendo imposible. Pero donde hay un enorme potencial es en la elaboración de forma fiable de organoides o componentes que podríamos, a continuación, enlazar juntos, para hacerlos funcionar como un órgano.»

2. Farmacología

Existen pacientes que sufren varias patologías o dolencias de curso crónico y que deben ingerir varias píldoras a lo largo del día, como es el caso de los adultos mayores. La impresora 3D podría diseñar  una píldora a pedido que contenga todos los medicamentos, en la dosis justa para una toma diaria completa, con diferentes tiempos de disolución y liberación del fármaco específico cuando sea requerido. De hecho, una “polypill” o “multipíldora” ha sido impresa en 3D, conteniendo tres drogas distintas, para ser usada en pacientes con diabetes e hipertensión arterial.

Lo que se avisora en el futuro no muy lejano es que, el médico, en vez de prescribir una receta convencional,  le hará entrega al paciente de un archivo digital con las instrucciones para la impresión de sus fármacos  a medida.

3. Ensayos quirúrgicos

Los cirujanos pueden utilizar modelos de órganos en 3D para ensayar procedimientos quirúrgicos a realizar en sus pacientes. Estas pruebas han demostrado que pueden ayudar a que la cirugía sea completada de manera más rápida, con menos implicancias traumáticas para los pacientes y con una disminución ostensible de los costos asociados a salud. A modo de ejemplo, Chuen señala que el funcionamiento de un quirófano puede significar un costo de USD 1,592 por hora.

En base a esta aplicación, Chuen y Coles-Black han iniciado la impresión de copias de riñones de varios pacientes, con la finalidad de ayudar a los cirujanos del Hospital de Austin a remover tumores en dichos órganos.

Hablando de costos

Los modelos confeccionados en plástico duro logran hacerse más reales al imprimirlos en un plástico flexible de mayor costo, como es el poliuretano termoplástico. A modo de comparación: el valor del material de plástico duro para las aortas plásticas es de USD 11,94, mientras que en plástico blando, el costo se incrementa a USD 39,80.

Pero al momento de considerar los costos finales de los modelos biológicos en cuanto a impresión 3D, aparte de los materiales base y la impresora, también hay que incluir el valor del software que se emplea para traducir los escaneos y convertirlos en archivos para ser leídos por la impresora. En este caso, el software utilizado por Chuen, le significan USD 15,921 anuales.

4. Prótesis personalizadas

Al poco de aparecer la impresión 3D, el mismo público fue capaz de evidenciar la posibilidad de crear prótesis amateur para sus mascotas, desde cachorros hasta aves y tortugas. Este hecho ha sido impulsado porque no existen proveedores masivos de prótesis para  animales.

Como consecuencia de esta tecnología, los dispositivos protésicos proporcionados de forma masiva se tornarán obsoletos, ya que la impresión 3D se utiliza cada vez con mayor frecuencia para la fabricación de prótesis que se adaptan con exactitud a los requerimientos anatómicos y funcionales de los pacientes, ya que, como explica Chuen: «Por ejemplo, con los reemplazos de cadera, los cirujanos tienen que cortar y escariar el hueso de un paciente para adaptarlo a la prótesis, pero en el futuro será normal imprimir una prótesis 3D que se adapte a un paciente.»

5. Producción localizada

Dado que la impresión 3D permite la elaboración personalizada de medicamentos y dispositivos médicos, la producción se volverá localizada, es decir, que los lugares de almacenamiento para fármacos y prótesis en el futuro serán reemplazados por archivos digitales de los diseños a producir, con lo que los hospitales y farmacias podrán imprimir aquellos suministros requeridos, utilizando las materias primas almacenadas.

Este hecho podría lograr mayor equitatividad en lo que a repartición de productos se refiere, siempre y cuando un hospital local cuente con dicha tecnología y acceso a los materiales para su elaboración.

Pero en este tipo de procedimientos existe el riesgo de no contar con un control de calidad que se aplique a los productos finales, como advierte Chuen: «Esta tecnología representa un gran cambio y tenemos que trabajar para hacer que funciones. Pero si conseguimos la regulación correcta, entonces ésto transformará el acceso a los productos médicos.”

El desafío inmediato en cuanto a la impresión médica 3D es asegurar que los profesionales del área estén a la vanguardia tecnológica, que será necesario sumar a su experiencia clínica para poder realizar una aplicación correcta y beneficiosa para los pacientes.

En palabras de Chuen:»Es una tecnología revolucionaria que hará que la atención médica sea mejor, más rápida, y más personalizada. Pero lo que necesitamos es que más profesionales médicos comiencen a explorar y experimentar con lo que esta nueva tecnología puede hacer, porque muchas cosas que pensamos que son imposibles, ahora se están haciendo posibles. Creo que nos estamos moviendo hacia un mundo donde si puedes imaginarlo, serás capaz de imprimirlo, así que tenemos que empezar a imaginarlo».