Written by 11:26 pm ciencia y tecnologia, futuro

Impresión 3D y sus aplicaciones en la medicina

La implementación de la impresión 3D ha tenido un importante auge en el desarrollo de la medicina. El diseño y la impresión de piezas con materiales que se adapten a nuestro organismo o que sirvan para aplicaciones en específico en el área de la salud, ha sido un verdadero reto para los ingenieros que trabajan con esta revolucionaria e innovadora tecnología ya que puede usarse para reemplazar los trasplantes de órganos humanos, producir versiones más baratas de las herramientas quirúrgicas, acelerar los procedimientos quirúrgicos y mejorar la vida de aquellas personas que dependen de prótesis.

La impresión 3D fue desarrollada inicialmente en la década de los años 80 con el concepto de plasmar un objeto tridimensional sobre una superficie sobre el cual se imprimen sucesivas capas de un material apropiado para crear una versión 3D de ese objeto. Por lo que ha sido ampliamente utilizada en distintos campos como calzado, joyería, diseño industrial, arquitectura, ingeniería, construcción, sector aeroespacial y automotriz, educación, sistemas de información geográfica, ingeniería civil y muchos otros.

El procedimiento para realizar una pieza con impresión 3D, incluye realizar planos virtuales de diseño asistido por ordenador (CAD) que son leídos en formato de archivo STL (por sus siglas provenientes del inglés ‘STereo Lithography’) por la maquina de impresión. Dependiendo de la máquina a utilizar, el material de la impresión se deposita donde corresponda para que durante el proceso de impresión el material de pose sobre el lecho de construcción hasta que se completa y el modelo 3D final ha sido “impreso”.

Se ha pronosticado que la impresión 3D en el campo de la medicina tendrá un valor de $ 3.5 mil millones para 2025, en comparación con $ 713.3 millones en 2016. Se supone que la tasa de crecimiento anual de esta industria alcanzará el 17.7 % entre 2017 y 2025.

En el área de la medicina se han desarrollado al menos cuatro usos principales en donde la impresión 3D es la protagonista y que están asociados con innovaciones recientes como: creación de tejidos (bioimpresión) y organoides, herramientas quirúrgicas, modelos quirúrgicos específicos del paciente y prótesis personalizadas, sin embargo, usualmente se utilizan también técnicas de imagen médica, como rayos X, tomografía computarizada, imágenes de resonancia magnética y ultrasonidos para producir el modelo digital original, que posteriormente se introduce en la impresora 3D para obtener un modelo físico de alguna particularidad de algún órgano.

  • Bioimpresión de tejidos: la bioimpresión consiste en un procedimiento enfocado al desarrollo de piel y tejidos impresos en 3D, mediante la utilización de biomateriales y células a partir del método de microposicionamiento usando una impresora de inyección de tinta. Existen distintos tipos de bioimpresión como, por ejemplo: la bioimpresión de inyección de tinta, bioimpresión por extrusión, bioimpresión 3D asistida por láser, estereolitografía, bioimpresión por ondas acústicas y la técnica SWIFT. Todos estos métodos han aportado grandes avances a la ciencia, que pueden ayudar en enfermedades como el cáncer de mama, en la impresión de células que conserven sus funciones, con una visión a futuro de crear estructuras de tejidos vivos. También hay intereses en reproducir tejido del hígado humano con la finalidad de prolongar la vida del órgano hasta que el paciente sea elegible para un trasplante. Otra de las aplicaciones interesantes de la tecnología de bioimpresión asistida por láser, donde actualmente la empresa L’Oréal se encuentra en colaboración, es tratar de recrear un folículo piloso que podría resultar ser una solución eficaz para hacer crecer el cabello, convirtiéndose en una alternativa para hombres y mujeres que padecen problemas de alopecia. Por último, la técnica de bioimpresión llamada SWIFT por sus siglas en inglés (Sacrificial Writing Into Functional Tissue), permite la bioimpresión de vasos sanguíneos en tejidos vivos.

Uno de los desafíos más grandes es la falta de conocimiento en el área que aún existe y el alto costo que implica la investigación, desarrollo y tecnología involucrados. Sin embargo, están surgiendo nuevas técnicas para aumentar las posibilidades de éxito de la bioimpresión 3D.

  • Preparación quirúrgica asistida: otra de las opciones útiles que puede aportar la impresión 3D en la medicina, es la creación de réplicas de ciertos órganos humanos que sirvan para práctica antes de realizar operaciones. Esto se ha probado, llegando a la conclusión que se hace menos complicado para los cirujanos y menos traumático para el paciente ya que los médicos habrían manipulado el caso previamente. En el 2018 en Reino Unido, los cirujanos pudieron evaluar la ubicación de un tumor y quiste de un donante de riñón usando la réplica impresa en 3D, pudiendo hacer el trasplante exitosamente.
  • Instrumentos quirúrgicos: la ventaja de utilizar impresión 3D para realizar instrumentos quirúrgicos, radica en los costos de producción, ya que son relativamente más bajos. Entre ellos, se pueden producir con impresoras 3D los fórceps, pinzas hemostáticas, mangos de bisturí y abrazaderas de manera estéril y eficaz.
  • Prótesis personalizadas: todas las aplicaciones que ha tomado la impresión 3D han de ser importantes por el desarrollo y avance en la ciencia y la tecnología, sin embargo, la creación de prótesis personalizadas es una de las cosas más significativas. Ya que el bajo precio de producción de estos productos los hace particularmente aplicables para su uso con niños, que superan rápidamente sus prótesis y necesitan ser reemplazadas, lo cual es una ventaja extraordinaria. La impresión 3D también permite diseñar prótesis que se adapten a las necesidades del paciente permitiendo un mejor ajuste y una mejor comodidad, ya que todos los cuerpos son diferentes.

Gracias a estas técnicas de impresión 3D, es posible crear millones de opciones en el área de la medicina y en el área de la salud para mejorar la percepción de los médicos y cirujanos y mejorar la vida del paciente. El crear tejidos vivos a partir de células y biomateriales que se pueden combinar y depositar capa por capa para crear nevos biocuerpos, son las bondades de esta tecnología. La idea central es crear estructuras similares a tejidos, que tienen aplicaciones en la ingeniería médica, pero por supuesto, lo que se busca (pensando en grande) es lograr un desarrollo elevado para bioimprimir con éxito un órgano humano completamente funcional.

Y como hay tanto campo todavía por cubrir, los científicos e ingenieros se encargarán de explotar esta tecnología que es considerada como el futuro de la medicina.

 

El texto anterior representa mis ideas y opiniones inspiradas en: https://impresiontresde.com/cosas-impresion-3d-medica-puede-hacer-ya/

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