Una breve historia de la impresión 3D en medicina

La impresión 3D fue iniciada por Charles W. "Chuck" Hull, quien tuvo la idea de utilizar software de diseño asistido por computadora para crear objetos tridimensionales. Hull construyó una máquina que usaba un láser UV para grabar capas de acrílico en formas antes de apilar las capas para construir objetos. Patentó el "aparato para la producción de objetos tridimensionales por estereolitografía" en 1984, lo que marcó el nacimiento de la impresión 3D.

En las tres décadas posteriores, la impresión 3D ha encontrado aplicaciones en todas las industrias, incluida la atención médica. A medida que la impresión 3D se vuelve más avanzada y económicamente más accesible, sus aplicaciones médicas continúan ampliándose. A la impresión 3D incluso se le puede atribuir algunos de los avances recientes más impresionantes de la medicina, incluidos tejidos vasculares, dispositivos protésicos y huesos impresos en 3D, así como una gran cantidad de dispositivos médicos, como guías quirúrgicas, marcapasos y más.

Cómo la impresión 3D ha ayudado a transformar la atención médica

La industria de la salud fue una de las primeras en adoptar la tecnología de impresión 3D. Ya a fines de la década de 1990 y principios de la de 2000, la impresión 3D se utilizaba para producir implantes dentales y prótesis personalizadas, lo que sorprendió incluso a Charles Hull, quien admitió que nunca había anticipado el efecto de la impresión 3D en la medicina. Desde entonces, las aplicaciones médicas de la tecnología han evolucionado considerablemente, en particular en la última media década.

Debido a que la impresión 3D es ágil, lo que permite iteraciones y modificaciones rápidas, es especialmente adecuada para productos como prótesis e implantes dentales, que exigen tanto una alta personalización como una producción de bajo volumen. Por ejemplo, Coapt, una empresa con sede en Chicago que produce sistemas de reconocimiento de patrones mioeléctricos para prótesis de extremidades superiores, utiliza tecnología de fabricación aditiva para construir brazos protésicos totalmente sensibles, personalizados para la biología de cada paciente.

La impresión 3D también ofrece el potencial de transformar otros campos de la medicina, en particular la ortopedia. Con la impresión 3D, los cirujanos ortopédicos pueden crear estructuras que imitan perfectamente la biología de un paciente, lo que algún día puede ayudar a eliminar la incomodidad y la degradación asociadas con los implantes óseos artificiales de "talla única". Si bien los huesos impresos en 3D no tienen un uso clínico regular, el éxito de varios implantes que ocupan titulares ha demostrado el progreso y la promesa de la tecnología.

Hacia dónde vamos:biomateriales impresos en 3D

Si bien los biodispositivos impresos en 3D, como prótesis y huesos, se han probado, probado y puesto en práctica, la próxima frontera en la impresión médica en 3D, los dispositivos miméticos orgánicos, permanece en el horizonte. A principios de la década de 2000, un equipo de investigadores del Boston Children's Hospital construyó con éxito vejigas de reemplazo de colágeno y polímero sintético a mano utilizando un método de construcción llamado "andamiaje". Colocaron en capas los andamios con células de los pacientes del ensayo, lo que les permitió crecer hasta convertirse en órganos funcionales. Siete años después de que se implantaran los órganos, todos los pacientes del ensayo gozaban de buena salud.

Desafortunadamente, construir órganos de esta manera no solo es increíblemente costoso, sino que también requiere mucho tiempo. Buscando un medio de producción de órganos sintéticos que requiera menos tiempo y sea más fácil de replicar, un investigador llamado Dr. Anthony Atala fundó el Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) en 2004. Poco después, los investigadores de WFIRM comenzaron a experimentar con la impresión 3D de humanos sintéticos. órganos, eventualmente desarrollando máquinas capaces de imprimir órganos y tejidos consistentemente para su uso en ensayos clínicos.

Sin embargo, a pesar del relativo éxito de los huesos sintéticos, los órganos impresos en 3D aún están lejos de estar listos para el uso clínico. La brecha entre los órganos sintéticos experimentales y los clínicamente viables puede estar a nivel celular; es por eso que los investigadores están intentando aplicar la impresión 3D a las células vivas, replicando tejidos humanos. En 2019, un equipo de investigadores brasileños bioimprimió con éxito "organoides" que realizan todas las funciones del hígado humano, incluida la construcción de proteínas, el almacenamiento de vitaminas y la secreción de bilis.

Estos hígados en miniatura aún no están listos para el trasplante, pero muchos expertos creen que, tan pronto como podamos replicar con éxito el tejido humano a través de la impresión 3D, se despejará el camino para crear órganos humanos en pleno funcionamiento, y la medicina cambiará para siempre.

El futuro de la impresión 3D médica

Es difícil exagerar el potencial que tiene la impresión 3D para transformar la atención médica. A medida que la tecnología de fabricación aditiva se vuelve más accesible y asequible, la innovación médica significativa parece más alcanzable que nunca, y cada vez está más claro que los servicios de impresión 3D desempeñarán un papel importante en la revolución de la medicina en la próxima década y más allá.

Preparada para la fabricación bajo demanda, la impresión 3D permite a los investigadores médicos crear pequeños volúmenes de piezas para aplicaciones de nicho y cambiar rápidamente cuando surgen nuevas necesidades, como en el caso de la pandemia de COVID-19.

Sin embargo, aprovechar la tecnología de impresión 3D (elegir los materiales correctos, los procesos más efectivos y los mejores flujos de trabajo) puede ser difícil. Al asociarse con los expertos de Fast Radius, puede estar tranquilo sabiendo que trabajaremos con usted durante cada fase de los procesos de diseño, creación de prototipos, producción y cumplimiento. Nos aseguraremos de que cada diseño esté optimizado para la fabricación y que su elección de materiales y método de producción se alinee con sus requisitos específicos. ¿Preparado para comenzar? Contáctenos hoy.