Réplicas de monumentos, cohetes espaciales, prendas de ropa, viviendas… Las impresoras 3D se han colado en la fabricación de todo tipo de cosas en los últimos años. Incluso se están dedicando a replicar nuestra anatomía, y no solo nos referimos a la posibilidad de imprimir una figurita de nosotros mismos. Los investigadores están creando partes de nuestro cuerpo impresas en 3D que ya están haciendo la vida más fácil a algunos pacientes y que podrían revolucionar el campo de los trasplantes en un futuro.
Hace unos días, investigadores de la Universidad de Newcastle (Reino Unido) mostraron unas córneas artificiales impresas en 3D. Para lograrlo, mezclaron células madres de un donante con una córnea sana con alginato y colágeno. Así, crearon una biotinta lo suficientemente rígida para mantener la forma y lo suficientemente flexible para que una bioimpresora pudiera extruir el material que formara la membrana ocular.
Aunque pasarán años antes de que estas córneas artificiales, que se personalizarán para cada paciente, puedan ser usadas para los trasplantes, su investigación y la de otros expertos supone un prometedor avance para los que tienen problemas de visión. De la cabeza a las extremidades, hay otras partes de nuestro cuerpo que estas máquinas también están recreando.
Regiones de la cabeza impresas en 3D
Además de reproducir membranas de nuestros ojos, la impresión 3D también puede ayudar a crear implantes de nuestras orejas. Por ejemplo, cinco niños que padecían microtia (una deformación congénita del oído externo) han recibido implantes gracias a esta técnica.
Para ello, se extrajeron muestras de condrocitos (las células del cartílago) sano y las colocaron sobre un andamio impreso en 3D y biodegradable. Allí se cultivaron las células antes de que las orejas se implantaran exitosamente: meses después, el cartílago crecía correctamente, si bien los investigadores de la Universidad de Cornell (Nueva York) aún tienen que esperar más tiempo para comprobar el éxito de su investigación.
Lógicamente, imprimir otras partes de nuestra cabeza, como nuestro cerebro al completo, no parece viable, ya que se desconoce siquiera su funcionamiento. Sin embargo, algunos investigadores sí han creado estructuras cerebrales usando neuronas de ratones,estructuras cerebrales lo que podría permitir entender mejor las enfermedades neurológicas en un futuro.
Sin embargo, las piezas óseas situadas en la parte superior de nuestro cuerpo ya se replican con éxito. Cráneos (a una mujer se le implantó un cráneo completo de plástico impreso hace unos años, y en otros casos se ha recurrido al titanio) o mandíbulas para pacientes que se recuperan de un cáncer o que sufren deformaciones son algunos ejemplos. También hay quien está desarrollando implantes dentales impresos en 3D provistos de fármacos para combatir las infecciones.
Prótesis e implantes que salvan vidas
En los últimos años, las partes del cuerpo impresas en 3D que más han dado que hablar son las extremidades superiores. En realidad se trata de ligeras prótesis que permiten realizar ciertos movimientos al usuario, dependiendo de lo avanzado que sea el modelo. Empresas como Open Bionics ofrecen algunos brazos impresos de bajo coste. Además, comunidades como Enabling the Future ponen a disposición de los usuarios los planos e incluso sus impresoras 3D con el fin de realizar prótesis de manos y brazos para aquellos que lo necesiten.
Sin ir más lejos, en un colegio madrileño los alumnos imprimieron en 3D una mano para su compañera valiéndose de los planos e instrucciones que les proporcionaron desde esa organización. Además, también se han desarrollado prótesis de piernas impresas en 3D.
En otras ocasiones, se han implantado piezas impresas muy concretas que recrean huesos en el interior del tronco del cuerpo humano para resolver ciertos problemas. Por ejemplo, en 2015, se realizó en el Hospital Universitario de Salamanca un implante de titanio del esternón y parte de las costillas a un paciente que había perdido esa zona por culpa de un cáncer. La gran ventaja era que el diseño se había realizado a la medida del paciente, favoreciendo así el enganche con las costillas. En los últimos años, también se han realizado implantes de vértebras impresas en 3D.vértebras impresas en 3D
Corazones artificiales y ovarios de ratones
Un corazón artificial hecho de silicona, con sus ventrículos incluidos, que late de forma similar a uno humano. Hace unos meses, investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich imprimieron un órgano de esas características. Aunque su objetivo final es crear corazones artificiales que puedan ser trasplantados a pacientes, aún hay muchas limitaciones, ya que el prototipo solo funcionaba durante media hora.funcionaba
Ahora bien, lo que que ya se está utilizando son réplicas de diferentes partes del cuerpo, entre ellas corazonesentre ellas corazones, realizadas con impresoras 3D convencionales que mejoran las cirugías de pacientes con cardiopatías congénitas. Gracias a esas precisas reproducciones, creadas a partir de imágenes de TAC y resonancia magnética, el especialista puede estudiar cómo realizará la intervención posteriormente.
Sin embargo, el órgano es un corazón complejo, por lo que reproducir este u otros órganos por completo gracias a la bioimpresión con el fin de ser trasplantados es un desafío muy diferente.
En los últimos años, multitud de investigadores, también españoles, han trabajado en la creación de biotintas en las que se han cultivado células. La empresa más conocida en este ámbito es la estadounidense Organovo, que lleva tiempo vendiendo tejido hepático o de riñón para investigaciones.
La necesaria vascularización de esos tejidos continúa siendo un campo de batalla, aunque hay avances prometedores. Ya hace un par de años, investigadores del Instituto de Medicina Regenerativa Wake Forest demostraron que podían usar una bioimpresora para crear una variedad de estructuras (cartilaginosas, óseas y musculares) e implantarlas en ratones: maduraron hasta convertirse en un tejido funcional y desarrollaron un sistema de vasos sanguíneos. Con un mayor desarrollo, esta tecnología permitirá imprimir estructuras de órganos para la implantación quirúrgica.
Recientemente se dio otro paso relevante. Un grupo de investigadoras utilizaron gelatina para crear un biogel poroso que permitiera imprimir en 3D andamiajes de ovarios de hembras de ratón esterilizadas, de forma que pudiera contener decenas de folículos activos (sacos de óvulos inmaduros).
A los pocos días, el implante tenía incluso sus vasos sanguíneos y se había activado el sistema hormonal. Es más, tres de las siete hembras que recibieron al implante tuvieron una camada de crías. Su objetivo es que, en el futuro, los ovarios artificiales sean una opción para las mujeres con sistemas reproductivos dañados por el cáncer.
Hay otro órgano impreso en 3D que ya está replicándose: la piel, que no está vascularizada. El año pasado, científicos de la Universidad Carlos III de Madrid, junto con otros grupos de investigación, imprimieron en 3D piel humana bioactiva,imprimieron en 3D piel humana bioactiva usando un material que contenía células, que podría utilizarse, cuando sea aprobada, para probar productos cosméticos o para el trasplante a pacientes con quemaduras o problemas de piel.
No son las únicas investigaciones, pero estos ejemplos demuestran que la impresión 3D ya está tratando de replicar la anatomía humana, desde la creación de prótesis a la bioimpresión de tejidos trasplantables.
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Las imágenes son propiedad, por orden de aparición, de la Universidad de Newcastle, Aroa Fernández, ETH Zúrich y Wake Forest Baptist Medical Center.