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El 9 de febrero de 2012 el pequeño Kaiba Gionfriddo, de solo tres meses de edad, recibió una tráquea nueva. Lo especial de su caso es que el implante estaba hecho en una impresora 3D e iba a ser absorbido por su cuerpo conforme el niño fuera creciendo y generando tejido sano. Este caso, que fue publicado en el New England Journal of Medicine, nos demuestra que tan útil puede ser la impresión 3D (Zopf, Hollister, Nelson, Ohye, & Green, 2013). Otro caso de éxito es la impresión de vasos sanguíneos capaces de transportar la sangre necesaria para alimentar células bio-impresas. En octubre de 2015 Revotek, en China, presentó una máquina especializada en este tipo de trabajo. El mes siguiente, Rice News reportó que investigadores de las Universidades Rice y Pensilvania publicaron otro método para este fin.

Pero…. ¿Qué es la impresión 3D?

La impresión 3D o manufactura por adición es un proceso que permite crear objetos tridimensionales en el mundo real desde el mundo digital. Estas creaciones se obtienen por medio de la deposición capa a capa de materiales hasta que se forma el resultado final. Cada una de estas rebanadas es un corte del objeto completo. Como un pan de caja que se corta en rebanadas.

¿Cómo funciona?

Para empezar hay que hacer un diseño virtual del objeto que se pretende imprimir. Esto se hace en un software especializado que se llama CAD (Diseño Asistido por Computadora) o por medio de un escáner 3D que hace una copia digital del objeto. Los escáneres 3D utilizan diferentes tecnologías como láser, volumetría por luz, etc. Una vez que se tiene el modelo tridimensional en la computadora se utiliza otro software y este genera cientos o miles de rebanadas horizontales de la imagen. Finalmente, cuando estas rebanadas se cargan en la impresora y esta procede a depositar las capas y unirlas para formar el objeto final.

¿Pero cómo se depositan las capas y de que son?

No todas las impresoras 3D utilizan la misma tecnología. Hay varias formas en las cuales se puede imprimir, sin embargo, todas son por deposición capa a capa. Lo que cambia es la forma en que estas capas se construyen para obtener el objeto final. Algunos métodos utilizan material fundido o reblandecido para formar las capas. La sinterización por láser (SLS, por sus siglas en inglés) y la deposición de material fundido (FDM, por sus siglas en inglés) utilizan esta metodología. Otra forma de imprimir es depositar un polvo que se irradia de manera selectiva con radiación ultravioleta para endurecerlo. La tecnología más popular que hace esto se llama estereolitografía (SLA, por sus siglas en inglés).

Siendo más precisos, desde el año 2010 la Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM, por sus siglas en inglés) clasificó estos procesos en siete categorías:

Fotopolimerización
Proyección de material
Proyección de adhesivo
Fusión de polvos
Laminación
Deposición por proyección de energía

¿Cómo se usa en medicina?

La proyección del uso de la impresión 3D para usos médicos está evolucionando a pasos agigantados debido a especialistas que la utilizan en modos más avanzados. Algunos pacientes alrededor del mundo ya están experimentando una mejor calidad de vida debido a implantes y prótesis obtenidas por esta tecnología. Después de la historia de Kaiba la impresión 3D ha despegado. La lista de objetos que han sido desarrollados y se han podido imprimir en el área de la salud demuestra el gran potencial que esta tecnología tiene para generar nuevos tratamientos en el futuro cercano.

Algunas de las cosas que se pueden imprimir en la actualidad:

Tejidos con vasos sanguíneos.
Prótesis personalizadas y de bajo costo.
Fármacos.
Biosensores hechos a la medida.
Modelos médicos de interés.
Hueso.
Válvulas cardíacas.
Cartílago auricular.
Equipos médicos
Placas para cráneo.
Piel artificial.
Organelos para pruebas de laboratorio.

Finalmente, ¿Que estamos haciendo en CIATEJ?

En particular el CIATEJ y la Universidad Modelo han estado colaborando con el fin de poder imprimir estos “andamios” y utilizarlos para regeneración de tejidos. El primer paso consiste en diseñar en la computadora los modelos tridimensionales y después poder imprimirlos con un detalle de hasta 1/10 de mm. La “tinta” que utiliza la impresora es un material llamado Poliácido Láctico que se va poniendo capa a capa hasta obtener la construcción tridimensional. Esto genera las suficientes propiedades mecánicas necesarias para que las células puedan crecer y convertirse en hueso antes de ponerlas en el cuerpo hasta que este material se degrade.

Otro de los proyectos en el que se está trabajando es el tomar imágenes de una tomografía y utilizarlas como una plantilla para poder reconstruir el modelo tridimensional personalizado en la computadora y posteriormente imprimirlo de acuerdo a las necesidades de cada paciente.

Referencias

Zopf, D. A., Hollister, S. J., Nelson, M. E., Ohye, R. G., & Green, G. E. (2013). Bioresorbable Airway Splint Created with a Three-Dimensional Printer. New England Journal of Medicine, 368(21), 2043–2045. http://doi.org/10.1056/NEJMc1206319
http://3dprintingindustry.com/2015/10/26/revotek-unveils-first-commercial-blood-vessel-bioprinter/
http://news.rice.edu/2015/11/02/researchers-create-transplantation-model-for-3-d-printed-constructs/


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Impresoras 3D: el nuevo horizonte de la salud

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