Bioimpresión: partes del cuerpo impresas en 3D: el futuro de la cirugía

La impresión 3D ha comenzado a impactar en diferentes nichos cruciales y la industria médica no es indiferente al cambio. La tecnología ha surgido para convertirse en una de las innovaciones más revolucionarias que existen.

Los avances alrededor Impresión 3d no dejan de impresionar y se avanzan nuevos hitos para encontrar mejores alternativas a las soluciones ya existentes.

Si bien ni siquiera nos hemos recuperado de la sorpresa de los artilugios y elementos de decoración impresos en 3D, las partes del cuerpo impresas en 3D nos dejaron completamente asombrados.

Piense en una tecnología que podría ayudarlo a imprimir un hueso artificial en cuestión de horas y trasplantarlo el mismo día.

Si piensa que estamos exagerando, ¿por qué no mira las estadísticas que muestran cómo la impresión 3D se está fortaleciendo?

No solo se usa para creación rápida de prototipos, pero también capaz de crear productos finales. Y ahora, órganos humanos impresos en 3D. Una cosa es segura, el viaje aún permanece inexplorado.

Esperamos encontrar más inventos en el próximo tiempo. Pero debemos apreciar el progreso que hemos logrado hasta ahora. La tecnología ha traído un gran cambio al nicho de la ciencia médica.

¿Qué es la bioimpresión? Se refiere al proceso de usar impresoras 3D para crear estructuras corporales como huesos y piel, una capa a la vez, usando biomaterial.

El proceso es muy preciso y tiene en cuenta muchos detalles. Las células se extraen de los pacientes que necesitan el trasplante.

Estas células madre se cultivan para formar un bioenlace, que se utiliza para que las impresoras 3D creen órganos corporales. Entonces, tengamos información más profunda sobre lo que se supone que debe hacer o ya está haciendo la tecnología.

Un cambio de la impresión 3D a la bioimpresión

La bioimpresión se originó a partir de la impresión 3D. Como todos sabemos, la impresión 3D consiste en unir diferentes capas para crear un modelo completo, los órganos de bioimpresión se realizan de la misma manera.

La impresión 3D comenzó con un enfoque para acelerar el rápido proceso de creación de prototipos. Se mantuvo así durante muchos años.

Sin embargo, en los últimos años, los avances han demostrado ser revolucionarios. Ha sido reconocido como una de las formas más innovadoras de fabricación que puede impactar en grandes sectores industriales.

Desde piezas de automóvil hasta herramientas quirúrgicas, todas estas aplicaciones ya no son novedades. Estos ya han mantenido ocupados a las personas durante mucho tiempo. En estos días, la noticia de última hora es la utilización de la tecnología en el trasplante de un órgano humano.

En la industria médica, los médicos e investigadores ya utilizan la impresión 3D para muchos propósitos. Desde los instrumentos quirúrgicos de impresión 3D hasta los implantes dentales, todos están sucediendo desde hace bastantes años.

Sin embargo, no es el próximo hito completar las pruebas que ya se están realizando en todo el mundo para llevar la bioimpresión a la vanguardia del trasplante de órganos humanos.

Por ejemplo, las válvulas cardíacas de los humanos ya se están imprimiendo en 3D utilizando diferentes Tecnologías de impresión 3D.

A partir de ahora, el trasplante no se ha hecho en humanos, pero el futuro prometedor nos espera a todos. Es probable que pronto se produzcan avances significativos en el campo de las partes del cuerpo impresas en 3D.

El surgimiento de la bioimpresión es el resultado de las innovaciones que se están produciendo en torno a la impresión 3D, que está progresando desde la creación rápida de prototipos hasta la ingeniería de piezas con componentes biológicos. Esto no solo involucra tejidos humanos, sino también vacunas y mucho más.

Partes del cuerpo impresas en 3D

Si bien las posibilidades aún no se han definido, esto es lo que hemos llegado a reconocer. Echemos un vistazo a los mayores avances en la historia médica.

Huesos

Crédito: ucsf.edu

Los reemplazos de huesos se realizan en grandes cantidades en todo el mundo. Por lo tanto, la invención de un equipo de la Universidad de Swansea en el Reino Unido proporcionó una gran ayuda al proceso.

A través de su proceso de bioimpresión, se puede generar una matriz ósea artificial con el uso de biomaterial duradero y regenerativo.

A partir de ahora, los profesionales médicos utilizan injertos óseos para tratar fracturas óseas complejas. Es un proceso quirúrgico que consiste en reemplazar los huesos dañados con materiales moldeados con cemento.

Sin embargo, este proceso no es completamente satisfactorio ya que tiene pocas limitaciones, como una integridad mecánica insuficiente. Además, los huesos trasplantados sintéticos no ofrecen regeneración de tejidos óseos.

Con huesos impresos, se puede imprimir en 3D la estructura ósea precisa reemplazando la parte dañada. El biomaterial utilizado no solo es duradero sino también regenerativo. Está elaborado con agarosa, gelatina, alginato de colágeno, policaprolactona y fosfato de calcio.

Además, el material puede fusionarse con los huesos naturales con el tiempo. Por lo tanto, se reemplaza con el hueso real con el tiempo.

Córnea

Crédito: Hearstapps.com

Sí, la córnea también se puede imprimir en 3D. Esto puede haber parecido un sueño inverosímil para los investigadores, ahora ya se está probando.

El invento va al gatito de un grupo de investigadores de Corea del Sur. Este prototipo se ha impreso utilizando un estroma corneal descelularizado biocompatible junto con las células madre.

El objetivo del equipo es mejorar la innovación para que esté disponible como una alternativa concreta para las cirugías de córneas relacionadas con cataratas y otras complicaciones oculares.

Reemplazaría la necesidad del donante mientras se imprime la córnea en 3D con la ayuda de esta tecnología emergente.

Los médicos también utilizan córneas artificiales. Estos se crean con colágeno recombinante, como un polímero sintético. El problema es que estos no se pueden infundir correctamente en el ojo, lo que hace imposible mantener la transparencia una vez finalizada la cirugía.

Por el contrario, las córneas impresas en 3D copian el patrón de celosía de las fibrillas de colágeno con respecto a las córneas naturales.

Esto se puede lograr utilizando la tensión generada debido al proceso de impresión 3D a través de la fuerza de fricción.

Por lo tanto, los investigadores pudieron regular el diseño del patrón en el que se imprimieron las fibrillas. Por lo tanto, estos pueden coincidir estrechamente con la estructura de la córnea real de los humanos.

Cartílago

Crédito: Futurismo

BioFAB3D, un centro australiano de fabricación biológica ha creado un dispositivo de impresión de cartílago de mano. Lo han llamado BioPen.

El BioPen consta de células madre. Estas células madre son el resultado de la grasa del paciente. Estas células madre pueden ayudar a implantar quirúrgicamente los andamios personalizados de material vivo en las articulaciones que funcionan mal.

Como se mencionó en el caso de la impresión 3D de huesos, el cartílago también es capaz de crecer dentro del cuerpo.

A partir de ahora, la prueba se ha completado con éxito en ovejas. Y los investigadores están seguros de que esta innovación esté disponible para la regeneración del cartílago en humanos antes.

La tecnología funcionaría simplemente colocando una capa de bioink a la vez para crear una estructura completa al trabajar en las juntas.

Corazón

Crédito: advancedsciencenews.com

American Friends of Tel Aviv University diseñó un corazón completamente vascularizado con la ayuda de la tecnología de impresión 3D. El investigado utilizó el tejido graso del donante para realizar la tarea.

Estas células grasas se cultivaron, sin embargo, se reprogramaron parcialmente y posteriormente para generar células cardíacas. La estructura del corazón constaba de vasos sanguíneos, células, ventrículos y cámaras en pleno funcionamiento. La estructura reprodujo las imágenes médicas tomadas del corazón real del donante.

Aunque la tecnología aún debe estar a la vanguardia, crea un gran revuelo a su alrededor. La prueba aún está en proceso.

Se probó un conejo, pero los investigadores no pudieron bombear la sangre a través del corazón. Por tanto, todavía queda mucho trabajo incompleto.

Pero los avances en curso son prometedores y esperan ver un corazón impreso en 3D que late antes.

Los órganos impresos en 3D parecen tener un impacto en las instalaciones médicas en general. Y estos inventos son solo una pequeña impresión de lo que podemos lograr en el futuro.

Piel

Crédito: explorebiotech.com

Esta innovación ha creado grandes esperanzas en los pacientes con casos quemados. El equipo de investigación de la Facultad de Medicina de Wake Forest ha creado una impresora 3D que podría ayudar a reemplazar la cirugía tradicional de injerto de piel con una mejor alternativa.

La impresora puede imprimir células de la piel directamente sobre la herida quemada.

El tratamiento tradicional se basa en utilizar la piel sana del paciente para recolectar la piel de las partes del cuerpo quemadas. Sin embargo, hay ocasiones en las que no quedan muchos lugares sin quemar en el cuerpo de un paciente. Haciendo casi imposible la cirugía de injerto de piel.

Sin embargo, cuando se utiliza una técnica de impresión 3D, solo se requiere el 10% del tamaño de las células quemadas para regenerar toda la sección de células quemadas.

Con un escáner, los médicos pueden verificar la profundidad y el tamaño de la herida quemada. Con estos datos, la impresora 3D puede imprimir células cutáneas dérmicas, hipodérmicas y epidérmicas.

Progreso de órganos de bioimpresión categorizado en tres etapas

Según el pronóstico del experto, las partes del cuerpo impresas en 3D pasarían por tres fases para convertirse en el futuro de la industria de las ciencias médicas.

Fase 1: Los expertos creen que de 2017 a 2020, el órgano de bioimpresión estará en la fase 1. En esta fase, los tejidos impresos en 3D y los modelos y estructuras basados ​​en ellos se adoptarán con fines de detección y prueba.

Fase 2: Se necesitarían otros 5 años para progresar. A partir de 2020, se alargaría hasta 2025. En este período, los tejidos bioimpresos se utilizarían para la implantación quirúrgica. Por ejemplo, en el proceso de tratamiento de fracturas óseas o reparación de cartílago.

Fase 3: aquí es cuando las partes del cuerpo impresas en 3D, como los riñones y otros órganos, estarían disponibles para un trasplante quirúrgico real. Esto sería posible solo después de 2025. Sin embargo, una vez que lleguemos a esta fase, estaríamos teniendo una gran ayuda para aquellos que están esperando durante años por donantes y terminando sin conseguir uno.

¿Cómo crear partes del cuerpo impresas en 3D?

Si ha creado piezas en 3D o ha leído sobre ellas, debe saber cómo funciona la tecnología. Modela el diseño en capas.

Cada capa se agrega sobre la anterior. Y el proceso continúa hasta que el diseño 3D completo se traduce en un modelo 3D.

Lo mismo ocurre con la creación de partes del cuerpo impresas en 3D. Puede esperar que funcione de la misma manera. Aquí hay un proceso paso a paso de bioimpresión de órganos.

Paso 1: Lo primero que necesitaría es un requisito. En otras palabras, debes saber lo que vas a imprimir. O una estructura ósea o una prótesis para cubrir los defectos quirúrgicos.

Paso 2: Para crear el diseño del órgano 3D requerido, primero deberá diseñar el archivo 3D para el mismo. Debe tener el formato STL (Lenguaje de teselación estándar). Para crear el archivo, debe utilizar el archivo digital adquirido mediante el escaneo. Si eso no es una posibilidad, también puede utilizar el diseño manual para crear el archivo STL.

Paso 3: Como ocurre con la impresión 3D habitual, el archivo STL u otro formato aceptable para el caso se convierte en G code. Esto se hace a través del software de corte.

Muchas impresoras 3D están equipadas con un software de corte y el proceso ocurre por sí solo. Sin embargo, algunas de estas máquinas requieren un software de corte de terceros para realizar el trabajo.

En cualquier caso, debe generar el G code porque ese es el único lenguaje que entiende la impresora 3D. En este proceso, el diseño 3D se divide en diferentes capas que luego se imprimirían una a la vez.

Paso 4: estas instrucciones de G code se envían a las impresoras 3D diseñadas específicamente para crear órganos impresos en 3D. Las capas sucesivas toman la forma del órgano 3D una vez que el proceso se ejecuta con éxito.

La conclusión

La impresión 3D nos ha traído un gran éxito en el campo médico. Las esperanzas van en aumento y pronto podríamos justificar cada una de ellas.

Sin embargo, con paciencia y progreso continuo, las partes del órgano impresas en 3D estarán disponibles para un trasplante real en el futuro. Solo debemos ser pacientes y positivos sobre el progreso que nos rodea.

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