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Doctor, imprímame un riñón, por favor.

Ingenieros y diseñadores llevan años usando impresoras 3D para crear sus prototipos, pero el abaratamiento de esta tecnología está haciendo que sea cada vez más asequible para muchos otros sectores.

Los objetos 3D se crean mediante el envío de un archivo digital o imagen escaneada que se manda a la impresora que los hace realidad capa a capa, en un proceso que se conoce como "fabricación aditiva". El rango de objetos que esta tecnología puede fabricar se expande rápidamente, en el sector médico se usa para fabricar implantes, mientras que la industria de la moda coquetea con ella en la elaboración de prendas de vestir.

¿Podríamos estar presenciando una nueva revolución industrial? La BBC analizó los avances de esta tecnología y los problemas que podría plantear su uso en un futuro en el ámbito doméstico.

Las impresoras 3D nos permiten elaborar objetos bellamente diseñados con una gran precisión. En Inition Ltd, un estudio de diseño en el barrio de Shoreditch, en Londres, ya no sólo se dedican a diseñar los productos, sino que los fabrican. Con una especie de pistola-escaner pueden digitalizar cualquier objeto, traspasar la información a una de las impresoras 3D que tienen en una esquina de la oficina y materializar la imagen en cuestión de minutos.

"Es toda una nueva forma de producir objetos personalizados, es una de las mejores cosas de las impresoras 3D y también el hecho de tenerlo en tus manos en cuestión de horas, en lugar de esperar a un barco desde otra parte del mundo", explica Andy Millns, director creativo de la empresa.

Pero algunos expertos consideran que las impresoras 3D pueden ir mucho más allá, que nos podrían conducir a una nueva revolución industrial. Una de las razones, es el vertiginoso descenso en el precio de esta tecnología. Si en 2002 una impresora 3D costaba unos US$32.000, hoy se puede adquirir una por tan sólo US$1.600.

Actualmente, este tipo de impresoras funcionan con un número limitado de materiales, generalmente plásticos y resinas, pero ya empiezan a aparecer las que también imprimen con metales como el titanio y el acero. Además, la diversidad de objetos que se fabrican con estas impresoras no deja de aumentar. En el mundo de la medicina se utiliza principalente en el área odontológica.

Un equipo de médicos de Holanda asegura haber sido el primero en trasplantar un hueso hecho en una impresora en tres dimensiones. Se trata de una mandíbula en una mujer de 83 años. El trasplante fue llevado a cabo en junio del año pasado, aunque sólo lo han hecho público ahora. La pieza fue fabricada con polvo de titanio en capas ensamblado por una impresora 3D. Expertos del sector de la salud consideran que el avance servirá para preparar el camino para más implantes hechos con impresoras de tres dimensiones.

La operación fue posible por una investigación en el Instituto de Investigación Biomédica de la Universidad Hasselt, Bélgica, y el implante fue fabricado por LayerWise, compañía especializada en hacer componentes metálicos. La paciente sufría de una infección crónica de huesos y por su avanzada edad, los doctores consideraban que una cirugía reconstructiva hubiera sido demasiado arriesgada, así que optaron por esta nueva tecnología.

El implante es una pieza compleja, que cuenta con juntas articuladas, cavidades para propiciar la adhesión de musculatura y ranuras para promover la regeneración de nervios y venas. Una vez diseñado, sin embargo, tomó sólo unas pocas horas el imprimirla.

Una vez que se recibió el diseño digital en 3D, las partes fueron separadas en capas de dos dimensiones y luego se envió las secciones transversales a la máquina de impresión. Se empleó un rayo láser para derretir sucesivamente las finísimas capas polvo de titanio y unirlas para convertirlas en una sola pieza. Cada milímetro se hizo con 33 capas, así que es posible imaginarse cuántas miles de capas llevó hacer  mandíbula.

Una vez completada, la pieza recibió un revestimiento biocerámico. El equipo médico tardó cuatro horas en adherirlo a la cara de la mujer, un quinto de lo que demora la cirugía reconstructiva. Poco después de despertarse de la anestesia, la paciente dijo unas pocas palabras, y al día siguiente ya podía masticar y tragar, explicó el doctor Jules Poukens, de la Universidad Hasselt, jefe del equipo de cirujanos. El nuevo tratamiento es una primicia mundial porque se trata del primer implante hecho específicamente para una paciente para reemplazar toda la mandíbula.

La mujer pudo volver a su casa después de cuatro días. Su nueva mandíbula pesa 107 gramos, un tercio más que la natural, pero los doctores dicen que no debería tener dificultad para acostumbrarse al nuevo peso. Para este mismo mes tiene pendiente una nueva cirugía para extraerle los implantes temporales. Entonces le podrán colocar un puente dental para después poder atornillarle dientes. El equipo de médicos aseguró que espera que la técnica se vuelva algo común en los próximos años.

La ventaja está en que la operación se hace más corta porque el implante encaja perfectamente en el paciente y la hospitalización también es menor, lo cual reduce los costes médicos. Se puedes hacer otras partes usando cualquier otra técnica, por ejemplo imprimir estructuras porosas de titanio que permiten el crecimiento de los huesos y una mejor fijación del implante, dándole una mayor vida.

Un proyecto de la Universidad Washington State, el año pasado, demostró que "andamios" de biocerámica servían para promover el crecimiento de nuevos tejidos óseos. Los investigadores estadounidenses hicieron su demostración con animales y aseguran que la técnica se podrá aplicar en personas en las próximas décadas.

LayerWise cree que los dos proyectos son sólo la punta de lanza del potencial que tiene la técnica para usos médicos. Wauthle considera que el objetivo último debe ser imprimir órganos listos para ser trasplantados, aunque advirtió que todavía hay grandes cuestiones biológicas y químicas que deben ser resueltas. En este momento se usa polvo de metal para la impresión. Para un tejido orgánico y un hueso necesitas material orgánico como 'tinta’. Técnicamente podría ser posible pero todavía hay un largo camino por recorrer.

Sin embargo, un grupo de investigadores estadounidenses cree estar cada vez más cerca de fabricar órganos sintéticos funcionales después de crear una plantilla de vasos sanguíneos a partir de azúcar. Hace tiempo que los científicos ensayan el uso de impresoras 3D en la confección de vasos sanguíneos, elaborando la estructura del tejido capa a capa con células artificiales. Pero las células creadas mediante ingeniería sintética a menudo mueren antes de formar el tejido.

No ha sido así en esta ocasión, por lo que la posibilidad de fabricar tejidos a partir de esta técnica a base de azúcar abre la puerta a que un día se puedan usar en trasplantes. Este estudio ha sido publicado por científicos de la Universidad de Pennsylvania y del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en la revista Nature Materials. El gran reto a la hora de cultivar grandes tejidos es cómo mantener las células vivas, porque cuando pones todas estas células juntas, toman nutrientes y oxígeno de las células vecinas y terminan ahogadas y muertas.

En nuestro organismo, el sistema cardiovascular, compuesto por una extensa red de vasos sanguíneos, soluciona este tema utilizando células y tejidos naturales. Así que el grupo científico se propuso hacer lo mismo; construir un sistema vascular sintético donde se ubicarían las venas artificiales. El colega de Miller, el profesor Sangeeta Bhatia del MIT, dice que la técnica es similar a la de fabricar un objeto con el método de la cera perdida: rodeando el molde con metal fundido para después disolver la cera.

Hasta el momento, ha sido difícil fabricar órganos lo suficientemente grandes como para que puedan tener una función útil, y si implantas un tejido más grueso que un milímetro, no se puede proporcionar los suficientes nutrientes sin introducir vasos sanguíneos en el tejido", explica Bhatia. Se creó una red donde se espera que crezcan las venas, lo que sería una tubería de tejido que se imprime en 3D a partir de azúcar. 

El azúcar es un buen material que se puede disolver ante la presencia de tejido vivo y es muy compatible con el tejido biológico. Se rodea la red con células que se quiere  que se alimente de los vasos sanguíneos cuando se implante el tejido. Una vez tenemos esa estructura de tuberías que se convertirán en tejido, se disuelve el azúcar usando agua. Los investigadores dicen que con esto quieren demostrar que es posible construir tejido más grueso que pueda ser alimentado con una red de tuberías, y de este modo construir un órgano en el futuro.

Se demostró que se puede usar una impresora 3D para imprimir una red arbitraria de vasos con tejido de cualquier forma y todo tipo red de vasos sanguíneos, para luego rodearlos con células del órgano que se quiera crear. Se intentó fabricar un hígado, así que se rodeó con células de hígado, pero se podría hacer con cualquier otro tejido.

Se puede usar biomateriales, células o una combinación de ambos, y este grupo de científicos ha identificado correctamente que el punto clave de todo esto es la vascularidad, asegurándose de que se tengan suficientes nutrientes y salgan los desperdicios de algo que, de otro modo sería un bloque sólido.

 

¿Se imagina un futuro en el que su médico sea una máquina? ¿O en el que se puedan imprimir riñones o huesos de repuesto? ¿Prótesis robóticas, celulares que controlan nuestros niveles de azúcar o realidad aumentada para detectar, por ejemplo, un cáncer de piel? Aunque muchas de estas tecnologías están todavía en pañales, se sorprendería al saber cuán cerca estamos de emplear algunos de estos recursos en medicina y cómo éstos revolucionarán los tratamientos médicos en la próxima década.

El futuro está cerca!

Compilado por el equipo de Barinas.net.ve
El Hogar Virtual de la Familia de Barinas

Referencias

Texto e imagen

http://www.bbc.co.uk/mundo/noticias/2012/07/120703_tecnologia_higado_venas_aa.shtml

http://www.bbc.co.uk/mundo/noticias/2012/11/121102_tecnologia_impresoras3d_revolucion_industrial_aa.shtml

http://www.bbc.co.uk/mundo/noticias/2012/02/120206_tecnologia_medicina_impresion_mandibula_transplante_az.shtml

http://actualidad.portaldeblogs.com/desmantelan-red-de-trafico-de-rinones-en-vietnam

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