La impresión 3D es una de las tecnologías más revolucionarias actualmente que transformará muchos de los sectores estratégicos de nuestra sociedad. En el ámbito de la salud, audífonos personalizados, prótesis adaptadas a cada paciente, así como réplicas exactas de órganos y tumores son algunos de los usos actuales en salud. Pero, ¿se pueden imprimir tejidos humanos? ¿podemos imprimir alguna parte del corazón para que éste funcione mejor?

En un artículo publicado la pasada semana ‘¿Es la impresión 3D una tecnología ya beneficiosa para la medicina?’ hablábamos sobre los beneficios de la impresión 3D en nuestra sociedad y, en especial, sobre sus aplicaciones actuales en el campo de la salud. Hablamos, por ejemplo, de la posibilidad de generar medicamentos personalizados con la dosis exacta de los principios activos que necesita cada paciente de forma personalizada.

La aceleración de la innovación, la personalización, la mejora de la precisión, así como la eficiencia productiva por la reducción de tiempos y costes son multitud de ventajas que ya nos está aportando la impresión 3D en muchos sectores. Y la salud no es una excepción, ya que encontramos multitud de usos en medicina que están aportando mucho valor a los profesionales de la salud y en especial a los pacientes.

Pero desde RED 3.0 siempre queremos hablaros del uso de estas tecnologías en el campo de la cardiología y, por eso, sugerimos un provocador título para el artículo de esta semana: ¿Puede un corazón funcionar mejor gracias a la impresión 3D? En este artículo vamos a compartir algunos casos reales del uso de la impresión 3D en cardiología.

En el Hospital Alder Hey de Liverpool, el equipo de cirugía cardíaca pediátrica, que dirige el peruano Dr. Rafael Guerrero, cuenta con un programa de impresión de corazones en 3D que permite practicar cirugías complejas antes de tratar a niños en el quirófano. Para ello, trabaja estrechamente con los ingenieros de la empresa 3D Life Print quienes le realizan no sólo el modelaje 3D sino también la impresión de réplicas exactas de los órganos.

Hospital Alder Hey de Liverpool

El cirujano puede decidir qué partes del corazón quiere imprimir y qué cortes o singularidades va a realizar en el corazón para explorar su interior. Otra decisión clave es el material con el cual se imprime. La impresión de los corazones se realiza con filamentos flexibles, ya que así los cirujanos son capaces de tener sensaciones similares al órgano real y además pueden cortarlos con las mismas tijeras y el mismo instrumental que utilizan en el quirófano. Este material también permite dar puntos de sutura, probar nuevos parches y testear dispositivos que luego se emplean con los pacientes en el quirófano.

Gracias a disponer de un modelo exacto del corazón sobre el que van a realizar una operación ha incrementado el éxito de la cirugía en un 99% y ha reducido de forma significativa el tiempo y sus riesgos, ¡casi nada!

Estas prácticas de modelaje e impresión 3D tienen un centro de referencia en nuestro país. El Hospital Virgen del Rocío de Sevilla ya ha impreso más de 400 modelos de órganos en 3D: corazones, mandíbulas, huesos faciales, cráneos completos, manos, pelvis, peronés, pies e hígados. El Hospital Virgen del Rocío da soporte en materia de planificación quirúrgica de cardiopatías congénitas a 15 hospitales de 7 países diferentes, incluyendo Reino Unido, Canadá, Holanda, Italia, Alemania, Líbano y España. Y, en la mayoría de casos, los pacientes son niños.

En Cardiología, no sólo estamos imprimiendo ‘modelos’ de corazón, sino que se están creando otras partes fundamentales del mismo para facilitar el correcto funcionamiento de un corazón.

Por ejemplo, se están creando válvulas cardíacas impresas en 3D para sustituir a las naturales. Investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia y el Instituto del Corazón de Piedmont, en Estados Unidos, están utilizando imágenes médicas estándar para crear modelos de válvulas cardíacas acordes a los pacientes, que imitan las características fisiológicas de las válvulas reales. Las  válvulas cardiacas protésicas en 3D constan de un orificio que permite el flujo de sangre, también cuentan con un mecanismo oclusor para abrir y cerrar el orificio, evitando así la regurgitación. Su objetivo es mejorar la tasa de éxito de los reemplazos de válvula aórtica transcatéter (RVAP) y evitar una complicación común conocida como la fuga periprotésica. Este descubrimiento ya ha sido publicado en la revista ‘JACC: Cardiovascular Imaging’, dónde concluyen que este tipo de válvula se comportan de manera similar a las válvulas sustituidas y, además, pueden predecir de forma fiable la fuga periprotésica.

¿Y vasos sanguíneos impresos en 3D? ¿Será posible? Revotek, una empresa china dedicada a la investigación en bioimpresión, ha anunciado recientemente la salida al mercado de la primera bioimpresora 3D capaz de fabricar vasos sanguíneos. No sólo son capaces de imprimir de forma rápida vasos sanguíneos, sino que colocan cultivos de células madre y nutrientes en el propio material. Según los investigadores, lo más innovador es haber encontrado un método (la tinta biológica que está hecha a base de células madres derivadas de tejidos grasos) que posibilita el mantenimiento y viabilidad de las células vasculares y otras sustancias activas. Estos avances ya los están implantando en monos de la especie Rhesus. Avances como estos nos permitirán reducir de forma significativa los rechazos de estos vasos una vez implantados. Según los investigadores: ‘Dentro de los cinco días de la implantación, las células madre fueron capaces de crecer en los diversos tipos de células necesarias para hacer que los vasos sanguíneos funcionen, incluyendo las células endoteliales y las células del músculo liso. Un mes más tarde, los vasos injertados se habían fusionado completamente en la propia arteria del mono y funcionaban exactamente igual que el vaso sanguíneo original del mono’.

Impresión 3D de vasos sanguíneos

Y el último gran descubrimiento en la impresión 3D en cardiología que queremos compartir es la creación de arterias funcionales creadas con una impresora 3D y azúcar. El primer paso hacia este delirante futuro lo ha dado un grupo de científicos de la Universidad de Pennsylvania que ha logrado ‘imprimir’ capilares artificiales a base de azúcar. Uno de los mayores problemas a la hora de trabajar con células madre es lograr dotar a los órganos de un sistema de capilares funcional que lleve oxígeno y nutrientes a todos los rincones de un hipotético órgano sintético. Una vez esa red de finas venas y arterias es ‘instalada’ en un tejido, basta con eliminar el azúcar inyectando agua en el sistema para tener una red circulatoria funcional.

El gran reto que tenemos para los próximos años en la impresión 3D en el ámbito de la salud es si seremos capaces de imprimir órganos humanos. Aunque la bioimpresión 3D es mucho más compleja de lo que parece, científicos expertos en la materia predicen que en 2050 seremos capaces de imprimir ejemplares de órganos humanos vitales que podrían sustituir a los creados por la madre naturaleza.

Por eso, no podemos acabar sin antes dejarnos de palabras e irnos a la acción mostrando este vídeo, que nos muestra un corazón artificial perfectamente funcional, hecho con silicona e impreso en 3D, y realizado por unos investigadores suizos, el cual bombea con mucha fuerza los líquidos de prueba. Este corazón cuenta con dos ventrículos separados por una cámara adicional de aire que se infla y desinfla para producir latidos tan reales que vemos en este vídeo. La utilidad de estos corazones debido a su baja longevidad (unos 3.000 latidos) aún es baja para casos reales. Sin embargo, ya se está estudiando la posibilidad de ser utilizado como ‘parche’ en pacientes en lista de espera para recibir un transplante de corazón.

 

Autores:

Ferran Carbonell, Ingeniero Biomédico de Innovación.

Xavier Olba, Consultor Estrategia Digital e Innovación.