Un nuevo estudio busca alertar a los profesionales médicos sobre el potencial de los futuros usos de la impresión 3D en este campo.
La tecnología de impresión 3D va a transformar la medicina, ya sea mediante modelos quirúrgicos específicos para cada paciente, prótesis hechas a medida, medicamentos personalizados bajo demanda o incluso tejido humano impreso en 3D, afirma Jason Chuen, director de Cirugía Vascular de Austin Health y becario clínico de la Universidad de Melbourne.
Antes de insertar y expandir un stent del tamaño de un bolígrafo en la aorta de alguien —la arteria con forma de tubo que transporta la sangre desde el corazón—, Chuen, cirujano, prefiere practicar primero con el paciente. Claro que no de verdad, sino con plástico.
Tiene una impresora 3D en su despacho y aortas de plástico de colores vivos alineadas en el alféizar de la ventana del Austin Hospital de Melbourne. Todas están modeladas a partir de pacientes reales e impresas a partir de tomografías computarizadas, ecografías y radiografías.
«Al usar el modelo, puedo evaluar más fácilmente si el stent tiene el tamaño adecuado y se curva exactamente como debe cuando lo despliego», afirma Chuen.
«En este momento, la impresión 3D está a la vanguardia de la investigación médica, pero en el futuro todos los que trabajamos en el ámbito sanitario daremos por sentada esta tecnología», afirma.
En esencia, la impresión 3D utiliza tecnología guiada por ordenador para crear objetos tridimensionales a partir de diseños digitales, aplicando capas de material, como plástico calentado o, en el caso de los metales y la cerámica, polvos. Se utiliza para imprimir desde juguetes y alimentos hasta buques de guerra que fabrican piezas de repuesto bajo demanda e incluso drones. La medicina es tan solo otra frontera.
El nuevo artículo, escrito en coautoría por Chuen y Jasamine Coles-Black, del Austin Hospital de Melbourne, se publica en el Medical Journal of Australia.
Estas son las cinco áreas principales en las que, según Chuen y Coles-Black, la impresión 3D está llamada a cambiar la medicina:
1. Bioimpresión
Suena a algo sacado de Frankenstein, pero ¿podríamos llegar a imprimir órganos humanos en 3D? No exactamente, afirma Chuen. Sin embargo, está convencido de que en el futuro podremos imprimir en 3D estructuras de tejido humano capaces de realizar las funciones básicas de un órgano, lo que evitaría la necesidad de algunos trasplantes.
Los científicos ya utilizan la impresión 3D para crear «organoides» que imitan órganos a escala diminuta y pueden emplearse en investigación. Se crean con células madre que pueden estimularse para que crezcan hasta convertirse en la unidad funcional de un órgano concreto, como el hígado o el riñón. El desafío, afirma, es ampliar los organoides hasta obtener una estructura que pueda ayudar a un órgano con insuficiencia dentro del paciente.
Esta «bioimpresión» consiste en utilizar una pipeta guiada por ordenador que recoge cultivos celulares suspendidos en una solución rica en nutrientes y los «imprime» en capas suspendidas en un gel. Sin el gel, las células simplemente formarían una masa acuosa.
El problema, afirma Chuen, es que, una vez dentro del gel, las células pueden morir en cuestión de minutos. Esto no supone un problema para estructuras pequeñas, como los organoides, que pueden construirse rápidamente y luego volver a transferirse a una solución nutritiva. Pero sí lo es cuando se intenta crear algo más grande, como un órgano, porque las capas iniciales de células morirán antes de que el órgano esté terminado.
«A menos que se produzca algún avance que nos permita mantener vivas las células mientras las imprimimos, creo que imprimir un órgano humano completo seguirá siendo imposible. Pero existe la posibilidad de averiguar cómo construir de forma fiable organoides o componentes que luego podamos unir para que funcionen como un órgano», afirma Chuen.
2. Muchas pastillas en una
Las personas que padecen diversas dolencias, como las de edad avanzada, suelen depender de tomar varias pastillas a lo largo del día. Pero ¿y si una sola pastilla pudiera sustituir las diez que le ha recetado el médico?
Según Chuen, la impresión 3D está haciendo posible esta idea y abriendo todo un nuevo mundo de medicamentos personalizados.
En lugar de limitarse a incorporar un solo fármaco en una pastilla diseñada para disolverse y liberarlo a una hora determinada, la precisión de la impresión 3D permite diseñar pastillas que contengan varios fármacos, cada uno con un tiempo de liberación distinto. Ya se ha desarrollado para pacientes con diabetes e hipertensión una «polipíldora» impresa en 3D que contiene tres fármacos diferentes.
Quizá en el futuro, en lugar de una receta, el médico le entregue un archivo digital con instrucciones de impresión.
3. Ensayos para la cirugía
Los estudios sobre cirujanos que utilizan modelos impresos en 3D para ensayar procedimientos han demostrado que las operaciones pueden completarse más rápido y con menos traumatismo para los pacientes. El ahorro potencial de costes por sí solo es considerable. Como señala Chuen, mantener en funcionamiento un quirófano puede costar 2.000 AUD$ por hora. Eso equivale a más de 30 AUD$ por minuto.
Chuen y Coles-Black han comenzado a imprimir copias de riñones de pacientes para ayudar a los cirujanos del Austin a planificar la extirpación de tumores renales. Estos modelos de plástico rígido pueden resultar más realistas si se imprimen con materiales flexibles más costosos, como el poliuretano termoplástico. El coste del material para las aortas de plástico rígido del despacho de Chuen ronda los 15 AUD$ (menos de 12 $ en Estados Unidos), mientras que, si se imprimen en plástico blando, puede ascender a 50 AUD$ (menos de 40 USD).
El verdadero coste de imprimir modelos biológicos en 3D no se limita a los materiales o las impresoras: también incluye el software que convierte las exploraciones en archivos para la impresora. El software de segmentación 3D que utiliza Chuen cuesta unos 20.000 AUD$ al año (menos de 16.000 USD).
4. Prótesis personalizadas
En cuanto despegó la impresión 3D, la gente no tardó en ver la oportunidad de crear prótesis caseras para sus mascotas, desde cachorros hasta gansos e incluso tortugas. A diferencia de lo que ocurre con las personas, no existía una cadena de suministro masivo de prótesis para mascotas. Sin embargo, es probable que las prótesis producidas en masa queden en el pasado, a medida que la impresión 3D se utilice cada vez más para fabricar prótesis adaptadas exactamente a las necesidades de cada paciente.
«Por ejemplo, en las prótesis de cadera, los cirujanos tienen que cortar y fresar el hueso del paciente para ajustarlo a la prótesis, pero en el futuro será normal imprimir en 3D una prótesis a la medida del paciente», afirma Chuen.
5. Producción descentralizada
Al igual que la impresión 3D permite fabricar medicamentos y dispositivos personalizados, es probable que la producción misma se localice. En el futuro, los almacenes llenos de medicamentos envasados y prótesis probablemente serán sustituidos por archivos digitales de diseños que los hospitales y las farmacias podrán descargar e imprimir bajo demanda con materias primas almacenadas, afirma Chuen.
Según explica, esta fabricación distribuida podría hacer que los medicamentos y dispositivos estuvieran disponibles de forma más equitativa en todo el mundo, siempre que, por ejemplo, un hospital local disponga de la tecnología de impresión y tenga acceso a materias primas.
Sin embargo, Chuen advierte que la producción distribuida planteará nuevos riesgos para garantizar el control de calidad de los productos finales. Será necesario un cambio fundamental de responsabilidad: del proveedor a quienes fabriquen los medicamentos o dispositivos. «Eso supone un cambio enorme y tenemos que averiguar cómo podría funcionar. Pero, si establecemos una regulación adecuada, transformará el acceso a los productos médicos».
Para Chuen, el principal desafío inmediato de la impresión 3D médica es garantizar que los propios profesionales médicos estén al día con la tecnología, pues se necesitará su experiencia clínica para impulsar su aplicación satisfactoria.
«Es una tecnología revolucionaria que hará que la atención médica sea mejor, más rápida y más personalizada. Pero necesitamos que más profesionales médicos empiecen a explorar y experimentar con lo que esta nueva tecnología puede hacer, porque muchas cosas que considerábamos imposibles ahora se están volviendo posibles.
«Creo que avanzamos hacia un mundo en el que, si puedes imaginarlo, podrás imprimirlo; así que tenemos que empezar a imaginar», afirma Chuen.
