Imprimiendo el cuerpo en 3D

El año pasado, en una reunión con padres de niños nacidos con deficiencia de extremidades, el dr. Albert Chi, traumatólogo del Hospital Johns Hopkins de Baltimore (EE.UU.), les comentó lo mucho que cuestan las prótesis y que no merece la pena tanta inversión porque los niños crecen rápido y hay que reponerlas cada poco tiempo. Entonces, uno de los padres le interrumpió: "¿Es que no ha oído usted hablar de la impresión en 3D?".

Apenas un mes después, el dr. Chi y su equipo trabajaban con Enabling the Future (Posibilitando el futuro), una red de voluntarios que se dedica a imprimir en plástico prótesis de manos y dedos en tres dimensiones para niños de todo el mundo, sin coste para las familias. Desde su fundación, en 2013, Enabling the Future ha creado más de 1.500 manos para niños.

La posibilidad de imprimir miembros en 3D es una revolución en medicina. La técnica implica depositar capa tras capa de material termoplástico para crear un objeto tridimensional que la impresora reproduce a partir de imágenes de escáner previamente introducidas en ella. En los últimos años, esta tecnología es accesible para estudiantes, investigadores, emprendedores y adictos al hazlo tú mismo, gracias a la creciente proliferación de impresoras en 3D de pequeño tamaño y bajo coste.

Pero las extremidades no son la única posibilidad que ofrece esta técnica. El año pasado, cirujanos de la Universidad de Utrecht (Holanda) reemplazaban gran parte del cráneo de una paciente de 22 años con una prótesis de plástico. Con un trastorno que hace que el cráneo aumente de grosor y que acaba afectando a funciones vitales, la paciente ya sufría intensas cefaleas, además de problemas visuales y de movimiento. Con su nuevo cráneo en 3D, la joven holandesa sigue ahora una vida normal y no se observa rastro físico de la operación.

En España, la impresión en 3D también está revolucionando la práctica médica. En noviembre pasado, médicos del Hospital de Salamanca implantaban una caja y un esternón de titanio a un paciente de cáncer de 54 años, para reemplazar a los que el enfermo perdió cuando le extirparon su tumor. El diseño era de los médicos salmantinos. La impresión la hicieron en Australia, aunque ya hay empresas españolas imprimiendo huesos de titanio en 3D, como la empresa granadina Breca HealthCare, que tiene también en desarrollo un sistema para imprimir tejidos biocompatibles con las células del paciente.

Otro ejemplo es Exovite, empresa zaragozana que ha desarrollado un sistema para inmovilizar brazos rotos. Con un escáner en 3D captan la forma del brazo, diseñan la férula a medida y la imprimen en tres dimensiones en apenas un minuto. Además, la férula incorpora un electroestimulador conectado al móvil del paciente, lo que evita la atrofia muscular y acelera la recuperación. Los expertos calculan que, en tres años, el mercado global de la impresión en 3D destinada a aplicaciones médicas superará los 900 millones de euros en todo el mundo.

Y eso no es más que el primer paso. Cartuchos que suministran capa tras capa plásticos, resinas, materiales cerámicos, cemento, vidrio y otros materiales inertes han empezado a competir con cartuchos rellenos de células, hidrogeles y otros materiales biológicos capaces de reproducir tejidos humanos. Es lo que se conoce como bioimpresión en 3D. Las potencialidades son apabullantes.

Basándose en imágenes de TAC o de resonancia magnética, las nuevas bioimpresoras depositan finísimas capas del material biológico a una estructura o armazón (biológicamente compatible), que sirve de soporte al tejido que se quiere crear. Los avances que citamos a continuación dan idea de los cambios que la impresión en 3D está generando en la práctica médica. El futuro ya está aquí.

En el Instituto de Innovación Henry Ford de Detroit (EE.UU.) están reproduciendo corazones y válvulas cardiacas mediante impresión en 3D. Aunque no son impresiones biológicas, sí son réplicas exactas con valor terapéutico. Permiten, por ejemplo, ver el corazón individual de un paciente (los corazones y las válvulas cardiacas son tan personales como las huellas digitales) sin tener que practicar la más mínima incisión. Eso ayuda al médico a saber si un paciente es o no candidato a procedimientos de alto riesgo, o anticipar problemas durante la intervención. Si las réplicas son fantásticas, las potencialidades de las válvulas creadas por bioimpresión son aún más espectaculares.

Desarrolladas en la Universidad de Cornell para tratar la enfermedad de las válvulas cardiacas y otros defectos cardiacos congénitos, tienen una arquitectura anatómica idéntica a las válvulas que van a sustituir y pueden ir creciendo e integrándose en el organismo del niño a medida que crece.

Un problema a la hora de construir órganos artificiales en 3D es el de dotarlos de vasos sanguíneos que transporten sangre y otros materiales vitales a las células para que mantengan la integridad del órgano en cuestión. Pues bien, un equipo de la Universidad de Harvard ha desarrollado una tecnología capaz de crear canales huecos que permiten que la sangre llegue hasta el órgano y que funcionan prácticamente como vasos sanguíneos.

Muchos quemados ya se han beneficiado del skin gun, una especie de pistola que "dispara" células madre de la piel del propio paciente sobre los tejidos quemados y reduce el tiempo de curación. Desarrollada por expertos de la Universidad de Pittsburgh (EE.UU.), esta "pistola de células epiteliales" no es sin embargo tan eficaz en las quemaduras profundas. El dr. James Yoo, de la Universidad de Wake Forest (EE.UU.), encontró la solución: desarrolló una impresora que escanea el tejido quemado e imprime directamente las capas necesarias de células madre de la piel del paciente en las zonas quemadas.

Ahora, el equipo de Yoo estudia cómo tratar traumas graves en la cabeza y el cráneo, frecuentes en países en guerra. Su idea: imprimir tejidos como hueso, nervios, vasos sanguíneos y músculo para reconstruir caras y cráneos de soldados heridos en combate. El ejercito norteamericano ha financiado la investigación. Especialistas en medicina estética están expectantes ante este avance.

Investigadores chinos y norteamericanos están imprimiendo en 3D modelos de tumores cancerosos para así comprender mejor cómo se desarrollan, crecen y se difunden los cánceres y poder desarrollar nuevas terapias oncológicas. Crear modelos de tumores de pacientes concretos en 3D algo que ya están haciendo, por ejemplo, en el Hospital St. Joan de Déu de Barcelona permite además abordar mejor las intervenciones y reducir el tiempo de las cirugías.

El tejido hepático producido mediante impresión en 3D (desarrollado por la empresa Organovo), puede revolucionar la investigación médica. Al estar disponible comercialmente, permite ahora testar si un fármaco es tóxico antes de someterlo a ensayos clínicos, lo que elimina el riesgo de daños hepáticos a humanos. Además de reducir el tiempo y el coste de los estudios, este avance aporta información que era imposible de conseguir hasta este momento.

"Nuestro próximo objetivo es suministrar tejido impreso en 3D para reparar hígados dañados en seres humanos", declara Keith Murphy, director ejecutivo de Organovo. Los ejecutivos de esta y otras empresas del sector vaticinan que, en menos de una década, será posible imprimir órganos sólidos, como el hígado, el corazón y el riñón. Muchos científicos no lo ven tan claro.

Expertos de la Universidad de Princeton (EE.UU.) han conseguido combinar tejido cartilaginoso con material electrónico para imprimir en 3D un oído con unas propiedades únicas, entre otras es capaz de detectar frecuencias de radio un millón de veces más altas que las que percibe un oído normal. Aunque el oído biónico actual aún no capta ondas sonoras, los expertos creen que será posible conseguir un oído funcional en el futuro, añadiendo materiales capaces de convertir la energía mecánica en energía eléctrica. "Este ejemplo demuestra que podemos crear tejidos corporales con dispositivos capaces de monitorizar la salud e incluso construir órganos que potencien nuestros sentidos", han declarado sin pestañear los expertos de Princeton.