La fabricación aditiva, también conocida como impresión 3D, se desarrolló por primera vez en la década de 1980. Consiste en tomar un modelo digital o un plano del objeto que luego se imprime en capas sucesivas de un material apropiado para crear una nueva versión del objeto.
La técnica se ha aplicado a (y utilizado por) muchas industrias diferentes, incluida la tecnología médica. A menudo se utilizan técnicas de imagen médica, como los rayos X, la tomografía computarizada (TC), la resonancia magnética (RM) y los ultrasonidos para producir el modelo digital original, que posteriormente se introduce en la impresora 3D.
Se ha pronosticado que la impresión 3D en el campo médico tendrá un valor de 3.500 millones de dólares en 2025, frente a los 713,3 millones de dólares de 2016. Se supone que la tasa de crecimiento anual compuesto del sector alcanzará el 17,7% entre 2017 y 2025.
Hay cuatro usos principales de la impresión 3D en el ámbito médico que se asocian a las innovaciones recientes: creación de tejidos y organoides, herramientas quirúrgicas, modelos quirúrgicos específicos para el paciente y prótesis a medida.
Bioimpresión de tejidos y organoides
Uno de los muchos tipos de impresión 3D que se utilizan en el campo de los dispositivos médicos es la bioimpresión. En lugar de imprimir con plástico o metal, los bioimpresores utilizan una pipeta guiada por ordenador para superponer células vivas, denominadas biotintas, para crear tejidos vivos artificiales en un laboratorio.
Estas construcciones de tejido u organoides pueden utilizarse para la investigación médica, ya que imitan a los órganos a escala miniaturizada. También se están probando como alternativas más baratas a los trasplantes de órganos humanos.
La empresa de investigación y laboratorios médicos Organovo, con sede en Estados Unidos, está experimentando con la impresión de tejido hepático e intestinal para ayudar al estudio de órganos in vitro, así como al desarrollo de fármacos para ciertas enfermedades. En mayo de 2018, la empresa presentó datos preclínicos de la funcionalidad de su tejido hepático en un programa para la tirosinemia de tipo 1, una enfermedad que impide la capacidad del cuerpo para metabolizar el aminoácido tirosina debido a la deficiencia de una enzima.
El Instituto Wake Forest de Carolina del Norte (EE. UU.) adoptó un enfoque similar al desarrollar un organoide cerebral en 3D con posibles aplicaciones en el descubrimiento de fármacos y la modelización de enfermedades. La universidad anunció en mayo de 2018 que sus organoides tienen una barrera hematoencefálica totalmente celular y funcional que imita la anatomía humana normal. También ha estado trabajando en la impresión en 3D de injertos de piel que pueden aplicarse directamente a las víctimas de quemaduras.
Preparación quirúrgica asistida por el uso de modelos impresos en 3D
Otra aplicación de la impresión en 3D en el campo de la medicina es la creación de réplicas de órganos específicos de pacientes que los cirujanos pueden utilizar para practicar antes de realizar operaciones complicadas. Se ha demostrado que esta técnica acelera los procedimientos y minimiza el trauma para los pacientes.
Este tipo de procedimiento se ha realizado con éxito en cirugías que van desde un trasplante de cara completo hasta procedimientos de columna vertebral y está empezando a convertirse en una práctica rutinaria.
En Dubái, donde los hospitales tienen el mandato de utilizar libremente la impresión 3D, los médicos operaron con éxito a una paciente que había sufrido un aneurisma cerebral en cuatro venas, utilizando un modelo impreso en 3D de sus arterias para trazar un mapa de cómo navegar con seguridad por los vasos sanguíneos.
En enero de 2018, los cirujanos de Belfast practicaron con éxito para un trasplante de riñón para una mujer de 22 años utilizando un modelo impreso en 3D del riñón de su donante. El trasplante estuvo plagado de complicaciones, ya que su padre, que fue su donante, tenía un grupo sanguíneo incompatible y se descubrió que su riñón tenía un quiste potencialmente canceroso. Con la réplica impresa en 3D de su riñón, los cirujanos pudieron evaluar el tamaño y la ubicación del tumor y el quiste.
Impresión en 3D de instrumentos quirúrgicos
Los instrumentos quirúrgicos estériles, como fórceps, pinzas hemostáticas, mangos de bisturí y pinzas, pueden fabricarse con impresoras 3D.
La impresión en 3D no sólo produce herramientas estériles, sino que algunas se basan en la antigua práctica japonesa del origami, lo que significa que son precisas y pueden hacerse muy pequeñas. Estos instrumentos pueden utilizarse para operar en zonas diminutas sin causar daños adicionales innecesarios al paciente.
Una de las principales ventajas de utilizar la impresión 3D en lugar de los métodos de fabricación tradicionales para producir instrumentos quirúrgicos es que los costes de producción son significativamente más bajos.
Prótesis hechas a medida utilizando la impresión 3D
La impresión 3D en el campo de la medicina puede utilizarse para producir extremidades protésicas que se adapten y ajusten al usuario. Es habitual que los amputados tengan que esperar semanas o meses para recibir prótesis por la vía tradicional; sin embargo, la impresión 3D acelera significativamente el proceso, además de crear productos mucho más baratos que ofrecen a los pacientes la misma funcionalidad que las prótesis fabricadas tradicionalmente.
El precio más bajo de estos productos los hace especialmente aplicables para su uso en niños, a los que las prótesis se les quedan pequeñas rápidamente.
La impresión 3D también permite al paciente diseñar una prótesis que se corresponda directamente con sus necesidades. Por ejemplo, Body Labs ha creado un sistema que permite a los pacientes modelar su prótesis sobre sus propias extremidades a través del escaneo para crear un ajuste y una apariencia más naturales. Además, investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts han tratado de diseñar encajes protésicos más cómodos.