Impresión 3D en medicina: La tecnología del presente y del futuro

En 1984 Chuk Hull registró una patente sobre un aparato que permitía la fabricación de objetos tridimensionales por medio de la estereolitografía. Ésta era la primera impresora 3D.

Figura 1. Primera impresora 3D..

La impresión 3D fue una revolución completa como método de producción. Tradicionalmente, la fabricación de productos se basaba en métodos sustractivos (cortar, tallar o perforar), mientras que la impresión 3D es todo lo contrario, se forma a medida que se van añadiendo capas. Por eso, es que se denomina fabricación aditiva (additive manufacturing).

La aparición de esta tecnología trajo consigo grandes ventajas, entre ellas: rapidez, precisión y la capacidad de producir objetos personalizados. No obstante, una de sus mayores desventajas radicaba en los precios asociados a su obtención, además de la preparación necesaria para poder usarla. Si bien lo segundo continúa siendo un requisito imprescindible, cada vez es más común ver impresoras 3D a precios relativamente asequibles.

La manufactura aditiva fue utilizada por primera vez en medicina para la fabricación de implantes dentales y prótesis personalizadas a principios de los 90. Más adelante, a finales de la década, un grupo formado por investigadores de Boston Children’s Hospital y de Harvard Medical School se asociaron para llevar a cabo un proyecto ambicioso. El grupo de médicos buscaba desarrollar una serie de estructuras artificiales que pudieran reemplazar las vejigas de algunos niños que padecían de espina bífida. Finalmente, lo consiguieron utilizando colágeno junto con polímeros sintéticos y dejando crecer sobre las estructuras las células de los pacientes para que formaran órganos funcionales. El único inconveniente era el tiempo que se necesitaba para fabricarlas.

Figura 2. Gracias a los avances en la fabricación aditiva es posible combinar la exploración oral con el diseño CAD/CAM y la impresión 3D, superando el modelado manual y posibilitando tantos retoques y modificaciones como se quieran sin aumentar los costes ni externalizar trabajos.

Aquí es donde aparece uno de los investigadores más importantes en el campo de la regeneración de tejidos: Dr. Anthony Atala. Él fue quien implementó la impresión 3D como alternativa para crear andamios personalizados que permiten el desarrollo de órganos humanos. Todo ello dio lugar a la creación del Wake Forest Institute for Regenerative Medicine. Desde entonces esta institución ha realizado numerosos estudios relacionados con la impresión de órganos.

Figura 3. Las investigaciones de Anthony Atala y su grupo de trabajo han sido esenciales para el desarrollo de la medicina regenerativa de órganos.

Fue en 2008, cuando el campo de la ortopedia nos sorprendió con un hito de la impresión 3D en la medicina. Un grupo de científicos fueron capaces de fabricar la primera prótesis 3D para reemplazar la pierna de un paciente. Por su parte, en 2012, se fabricó la primera mandíbula con impresión 3D. (Figura 3)

Actualmente, varios doctores en todo el mundo utilizan la tecnología 3D para planificar cirugías y crear prototipos que puedan servir como dispositivos médicos. La tecnología 3D tiene el potencial de permitir al cirujano la posibilidad de prepararse de forma previa al procedimiento quirúrgico, los pacientes son sometidos a anestesia durante menos tiempo, sufren una menor pérdida de sangre y de forma general se sabe que los resultados son mejores. (Figura 4).

Figura 4. Diseño de prótesis personalizadas en 3D.

La historia de la impresión 3D en medicina es verdaderamente corta. No obstante, lo más interesante es el futuro que se espera. Aunque no lo sabemos con certeza el mundo se mueve hacia una mayor personalización de todos los productos y servicios. Tratando la medicina un bien tan valioso como lo es la salud, se espera que a medida que pasen los años toda esta tecnología se convierta en el gold standard de la cirugía.

Pero… ¿a dónde vamos?

Como hemos visto hasta ahora, el proceso de impresión 3D ha progresado y evolucionado en los últimos 20 años. Primero, en laboratorios fundamentalmente para investigación para después utilizarse en clínica. Es indiscutible que la tecnología 3D permite tratar casos complejos, que hasta este momento no habían sido considerados como tratables. Además aumentan la precisión y mejoran los resultados. No obstante, para su buen desarrollo es esencial una buena comunicación médica y técnica.

Algunos hospitales ya están empezando a preparar personal y a un equipo multidisciplinario para eliminar ciertas barreras. El objetivo es ser capaces de crear rápidamente modelos 3D, prototipos, e incluso, implantes. Todo ello cumpliendo con la normativa de calidad necesaria, como lo es el Sistema de Gestión de Calidad del producto sanitario a medida (ISO 13485:2016). Estos hospitales generalmente son centros donde la investigación, la innovación y la personalización del tratamiento van de la mano.

Este futuro se plantea como inmediato. Un atisbo de lo que supone esta implementación lo podemos observar en lo que se denomina laboratorio de point-of-care, esto ya lo podemos observar en una de las clínicas más conocidas de Estados Unidos: Mayo Clinic. En ella se encuentra la instalación más grande de manufactura aditiva que sigue los estándares que anteriormente se han mencionado. Por ahora, el espacio de casi 750 m2 provee a los especialistas con modelos anatómicos y guías quirúrgicas fabricadas por impresión 3D.

Figura 5. Mayo Clinic es una entidad sin ánimo de lucro dedicada a la práctica clínica, la educación y la investigación.

La institución cuenta con una serie de médicos e ingenieros biomédicos que trabajan en conjunto para obtener una imagen radiológica de alta calidad, que permita realizar procedimientos tan complejos como tratamientos quirúrgicos espinales, así como para planificar, diseñar y fabricar dispositivos que permitan el mejor desarrollo de casos verdaderamente complicados.

Probablemente, esta moda se traslade a diferentes hospitales alrededor del mundo. No será posible que todos implementen esta tecnología, ya que es costosa y necesita una gran preparación por parte del personal. Pero el solo hecho de imaginar que habrá este tipo de centros nos hace pensar en un futuro en el que la tecnología 3D será esencial para el desarrollo de una parte muy importante de la medicina.

Bibliografía