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Imprimir el cuerpo humano en 3D: curación, hombre biónico y fuente de juventud.

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El cráneo: guardián y cuna de nuestro órgano más valioso, el cerebro.

Una clase de anatomía de unos 100 alumnos comparte 5 ejemplares de cráneos. Ahora un cráneo impreso en 3D cuesta 20 dólares, y todos los estudiantes pueden tener uno en casa para examinarlo más detenidamente.

Los fabricantes de audífonos imprimen sus dispositivos en 3D, para que se adapten perfectamente a la oreja del paciente, y los médicos usan escáneres 3D para adaptar escayolas flexibles impresas que ayuden a mejorar la consolidación del hueso.

Algunos cirujanos llevan utilizando escáneres 3D al menos dos años para escanear los huesos y órganos de los pacientes. Gracias a programas de imágenes digitales se convierten los escáneres en modelos exactos, cuyos datos se envían a una impresora 3D para producir un prototipo único del órgano, con colores que resalten la posición exacta del tumor y otras anomalías.

Se construyen implantes basados en estos escáneres 3D para que se adapten a los huesos y órganos de cada paciente. Y porque los cirujanos saben lo que se van a encontrar antes de una cirugía, se reduce la peligrosa exposición del tejido interno, a menudo una hora o más, lo cual aumenta de forma importante la probabilidad de que la cirugía y la recuperación sean un éxito.

Pero los prototipos de órganos y huesos impresos en 3D son sólo el principio.

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Fuente: NC State University

Impresión 3D y nanodispositivos médicos

En junio de este año, investigadores de Harvard y la Universidad de Illinois imprimieron en 3D una pila  más fina que un cabello humano, lo cual es un gran avance para la nanotecnología. Por fin, las nanopilas  impresas en 3D proporcionarán la energía que necesitan los nanodispositivos, como el robot microscópico que está desarrollando el Dr. Bradley Nelson, profesor de Robótica e Inteligencia del Instituto Federal Suizo de Tecnología. Se inyectará por el ojo, y suministrará el tratamiento médico a células individuales del cuerpo.

Se abre la puerta a un mundo de curación impresa en 3D

Con frecuencia leemos noticias acerca de métodos novedosos para imprimir implantes corporales, órganos, cartílagos, huesos, piel, e incluso células madre en 3D. Es un fenómeno mundial.

Ya se han impreso  varios implantes de cadera, vértebras, huesos craneales y faciales, y las válvulas de corazón serán lo siguiente.

Los científicos ya son capaces de imprimir hueso y tejido cardiaco en una estructura biodegradable que conserva la forma y el tamaño del órgano o hueso que va a reemplazar. Después del trasplante, las células toman el control y la estructura se absorbe sin causar daño para el cuerpo.

Ahora están sustituyendo ese método de la estructura por bio-tinta (células vivas en una solución de hidrogel) lo cual permite la fusión de varios tipos de células en el mismo "orden de impresión" para hacer tejidos heterogéneos. El resultado será un órgano  completo y funcional hecho de tejido vivo.

Llamando a Frankestein

Antes de la impresión 3D, se extrae la piel de una parte saludable del cuerpo -creando una cicatriz- para trasplantarla en una zona lesionada.

Unos estudiantes de ingeniería biomédica de la Universidad de Toronto han creado polímeros biológicamente compatibles tratados con células vivas, como las células de la piel. Gracias a este método, se pueden imprimir láminas de piel y luego superponerlas - como piel real- para cubrir las zonas lesionadas. 

La empresa holandesa SkinPrint acaba de ganar el primer puesto en los Premios a la Innovación Phillips en julio de este año. Cogiendo un solo cabello de un paciente adulto, extraen células y reprograman los genes para crear células madre pluripotenciales inducidas (IPS). Éstas actúan como células madre embrionarias, pero resuelven el dilema moral de cómo se consiguen estas células. ¿Por qué son tan importantes las células madre? Pues porque son células no especializadas que pueden crecer en diferentes tipos de tejidos y órganos. Luego, Skinprint utiliza las células madre como "tinta" para la impresora 3D, que luego imprime una piel idéntica a la propia piel del paciente. Ésta se utiliza en trasplantes de piel.

El Hospital pediátrico de Zúrich en Suiza está desarrollando otra manera de imprimir la piel en 3D basada en las propias células de la piel del paciente. En julio de este año, unos científicos de la Universidad de Wake Forest fueron aún más lejos, ya que consiguieron imprimir piel directamente sobre quemaduras reales. Dentro de cinco años, SkinPrint cree que los hospitales de todo el mundo podrán imprimir piel real para víctimas de quemaduras, soldados, y otros pacientes con lesiones cutáneas graves.

En 1954 tuvo lugar el primer trasplante de riñón. Sólo seis décadas después, estamos a punto de conseguir imprimir órganos en 3D basados ​​en células vivas del paciente. Estos órganos se adaptarán perfectamente a cada paciente gracias a escáneres 3D. Y además solucionarán los problemas de las pruebas sobre animales, la falta de donantes, la inmunosupresión, la contaminación por enfermedad, el rechazo del órgano, y la toxicidad del material extraño.

Si la tecnología sigue evolucionando a este ritmo, partes del cuerpo basadas en células del paciente se convertirán en algo corriente dentro de unas décadas. Las prótesis parecerán reales porque lo serán, y 10 millones de amputados, o más, en el mundo podrán recuperar el miembro que les falta.

¿Se podría imprimir un nuevo corazón lo suficientemente rápido para que alguien reviviera?

¿Horizonte lejano? El hombre biónico y la fuente de la juventud

Los científicos y la sociedad querrán ir más allá de las impresiones orgánicas compatibles con la piel, los huesos y los órganos. ¿Por qué permanecer dentro de los límites naturales, cuando las impresiones 3D podrían crear una nueva estirpe: el superhombre?

Ya se conocen algunos casos de piernas ortopédicas que son potenciadores de rendimiento. Las prótesis impresas en 3D podrían parecer humanas, y estar hechas con células humanas, pero están diseñadas para funcionar por encima de la capacidad natural del ser humano.

Combinar conceptos de secuenciación genética y de impresión 3D podría llevar a la producción de células genéticamente modificadas de todo tipo. Las células cancerosas podrían ser reemplazadas por células sanas impresas. Podrían imprimirse las prótesis de repuesto directamente en el cuerpo de los pacientes de cáncer.

Un día podríamos inyectar células o aplicar rollos​​ de piel resistente a los rayos UVA y al melanoma impresos en 3D. Las chicas podrían ir a un cirujano plástico para conseguir piel muy luminosa, piel que emita literalmente un brillo sutil, o que brille como la piel de los vampiros de Crepúsculo.

Investigadores del MIT ya están desarrollando armaduras impresas en 3D que reproducen las escamas impenetrables de una especie de pez que ha sobrevivido durante 96 millones de años. Un día, el personal militar biónico incluso podría tener piel a prueba de balas impresa en el cuerpo. Los soldados, policías y trabajadores humanitarios podrían llevar impresoras portátiles 3D, programados para imprimir piel, huesos y tejidos corporales directamente sobre una herida o sobre una fractura.

¿Y si los científicos pudieran imprimir ojos que ven en la oscuridad? En lugar de la cirugía láser para corregir la miopía, podríamos pedir otro par de ojos impresos o tener visión nocturna. El cabello podría imprimirse del color y la textura que cada uno elija. ¡Por fin una cura para la calvicie!

Los súper órganos impresos podrían reemplazar los órganos viejos. Las células y las mitocondrias viejas podrían ser reemplazadas por versiones más jóvenes que retrasen el envejecimiento.

¿Podría convertirse la fuente de la juventud en una realidad del siglo 21?

Formación, Seguridad, Beneficios

Los modelos digitales tenderán a inundar el mercado negro. Los contrabandistas podrán montar una tienda más rápido que nunca, ofreciendo órganos, huesos, piel y sangre impresos de forma barata, utilizando materiales de mala calidad y métodos quirúrgicos no adecuados.

Al igual que con todas las nuevas tecnologías, teniendo en cuenta los increíbles avances que utilizan tantos métodos, máquinas y materiales distintos, es probable que el mundo de la medicina esté algo confundido durante varios años. Habrá que establecer las mejores prácticas y metodologías,  formar a médicos, enfermeras y personal capacitado para utilizar esta tecnología de forma segura. Las coberturas de los seguros también tendrán que evolucionar rápidamente.

Pero el milagro ya está ocurriendo: médicos y científicos están a punto de usar la impresión 3D para reconstruir cuerpos "rotos", de una forma que solo los escritores de ciencia ficción habrían imaginado hace tan solo 5 años. Y algún día, incluso podría ayudarnos a frenar o detener el envejecimiento. ¿Qué pasará entonces?

Dr. Markus Kälin, , es Vice Presidente Senior de XL Group y Director de Ingeniería de Riesgos de Responsabilidad Civil, Daños Materiales y Responsabilidad Civil Internacional. El Dr. Kälin tiene una amplia experiencia en riesgos biotecnológicos, farmacéuticos y de equipos médicos.

Lea la primera parte de esta serie sobre impresión 3D aquí.

 

 

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