De la invención a la innovación: La evolución de la impresión 3D en medicina

La impresión 3D fue pionera por Charles W. "Chuck" Hull, quien tuvo la idea de usar 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 producción de objetos tridimensionales por estereolitografía" en 1984, marcando el nacimiento de la impresión 3D.

En las tres décadas desde entonces, la impresión 3D ha encontrado aplicaciones en todas las industrias, incluida la salud. A medida que la impresión 3D se vuelve más avanzada y económicamente accesible, sus aplicaciones médicas continúan ampliándose. La impresión 3D incluso puede acreditarse con algunos de los avances más impresionantes de la medicina reciente, incluyendo tejido vascular impreso en 3D, dispositivos protésicos y huesos, así como una gran cantidad de dispositivos médicos, incluyendo 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 finales de la década de 1990 y principios de 2000, la impresión 3D se utilizaba para producir implantes dentales y prótesis personalizadas, sorprendiendo incluso a Charles Hull, quien admitió nunca haber anticipado el efecto de la impresión 3D en la medicina. Desde entonces, las aplicaciones médicas de la tecnología han evolucionado considerablemente, particularmente en la última media década.

Debido a que la impresión 3D es ágil, permitiendo iteraciones y alteraciones rápidas, está especialmente adaptada a productos como prótesis e implantes dentales, que demandan tanto alta personalización como 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, usa tecnología de manufactura aditiva para construir brazos protésicos totalmente responsivos, personalizados a la biología de cada paciente.

La impresión 3D ofrece el potencial de transformar otros campos de la medicina, particularmente 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 degradación asociada con los implantes óseos artificiales de "talla única". Aunque los huesos impresos en 3D no están en uso clínico regular, el éxito de varios implantes que han hecho titulares ha demostrado el progreso y la promesa de la tecnología.

Hacia dónde vamos: Biomateriales impresos en 3D

Si bien los bio-dispositivos impresos en 3D, como prótesis y huesos, han sido probados, testados y puestos en práctica, la próxima frontera en la impresión 3D médica, los dispositivos miméticos orgánicos, permanece en el horizonte. A principios de la década de 2000, un equipo de investigadores del Hospital Infantil de Boston construyó con éxito vejigas de reemplazo de colágeno y polímero sintético a mano usando un método de construcción llamado "andamiaje" (scaffolding). Colocaron capas en los andamios con células de los pacientes del ensayo, permitiéndoles crecer en órganos funcionales. Siete años después de que los órganos fueron implantados, todos los pacientes del ensayo permanecieron en buena salud.

Desafortunadamente, construir órganos de esta manera no solo es increíblemente costoso, sino también extremadamente intensivo en tiempo. Buscando un medio menos consumidor de tiempo y más fácilmente replicable para producir órganos sintéticos, un investigador llamado Dr. Anthony Atala fundó el Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa (WFIRM) en 2004. Poco después, los investigadores de WFIRM comenzaron a experimentar con la impresión 3D de órganos humanos sintéticos, eventualmente desarrollando máquinas capaces de imprimir consistentemente órganos y tejidos para uso en ensayos clínicos.

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

Estos hígados en miniatura aún no están listos para trasplante, pero muchos expertos creen que, tan pronto como podamos replicar exitosamente el tejido humano vía impresión 3D, el camino para crear órganos humanos totalmente funcionales se despejará — y la medicina cambiará para siempre.

El futuro de la impresión 3D médica

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

Preparada para la manufactura bajo demanda, la impresión 3D permite a los investigadores médicos crear pequeños volúmenes de piezas para aplicaciones de nicho — y pivotar 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, prototipado, producción y cumplimiento. Aseguraremos que cada diseño esté optimizado para manufactura y que su elección de materiales y método de producción se alineen con sus requisitos específicos. ¿Listo para comenzar? Contáctenos hoy.