Imprimiendo tu cuerpo

Es un hecho: el término «impresión 3D» ha entrado en nuestras vidas para quedarse. Desde hace algunos años, cada cierto tiempo, los medios de comunicación nos informan de una nueva aplicación que se le ha dado a las impresoras 3D. Recuerdo con estupor la primera vez que oí hablar de que se podía imprimir una pistola simplemente descargándote un archivo de internet. Mi asombro todavía fue mayor cuando escuché que se podían imprimir órganos para su uso en trasplantes. ¿Órganos? ¿En serio? Parecía algo de fantasía. Pero no era fantasía. Era real. Tan real que hasta yo misma he acabado trabajando con materiales generados mediante esta tecnología. Pero vayamos poco a poco. ¿Qué es esto de la impresión 3D?

Esta tecnología se desarrolló en los años 80 (la primera patente data de 1984) y se puede denominar también fabricación por adición (del inglés, additive manufacturing). Este nombre nos da una idea de cómo funciona la impresión 3D. Básicamente, la impresora va depositando una a una capas del material que se desea (metales, plásticos, cerámicas…). La forma o el patrón en el que se depositan las capas está indicado por un programa de ordenador al que nosotros le hemos indicado previamente cómo queremos que sea el resultado final. Cuando empecé a oír hablar de esta tecnología una de las cosas que más me inquietaban era de qué manera se une el material. ¿Cómo es posible que una máquina vierta  plástico o titanio a través de un tubo y éstos se queden unidos formando, por ejemplo, una turbina para un avión? Existen diferentes procesos. Por ejemplo, el modelaje por deposición fundida o FDM (del inglés, Fused Deposition Modelling) se usa con plásticos termosensibles, es decir, plásticos que son moldeables cuando se encuentran a una determinada temperatura y solidifican cuando se enfrían. Así, el plástico, en forma de filamento, sale a través de una punta de impresión caliente que se mueve en los ejes XYZ para dar forma al objeto que estamos imprimiendo. En cuanto se enfría, el plástico se endurece y se forma una única pieza. Otro tipo de técnica, que se utiliza con metales, es la fusión por haz de electrones o EBM (Electron Beam Melting) que usa dicho haz como fuente de energía para fusionar pequeñas partículas metálicas formando una única pieza. Estos son solo dos ejemplos, pero existen muchos otros. Una de las muchas ventajas que tiene la impresión 3D es el bajo coste que presenta, ya que esta tecnología permite, en muchos casos, generar piezas que no requieren un posprocesado, abaratando considerablemente el proceso industrial.

Pero permítanme que me acerque a mi terreno. ¿Por qué esta tecnología es tan interesante para el campo de la biomedicina?

Pero permítanme que me acerque un poco a mi terreno. ¿Por qué esta tecnología es tan interesante para el campo de la biomedicina? En primer lugar, la impresión 3D permite crear prótesis diseñadas específicamente para cada paciente a partir de imágenes del tejido que se quiere reparar. Hasta ahora, una persona que necesita una reconstrucción maxilofacial por la pérdida masiva de tejido óseo tras sufrir un tumor o un trauma por un accidente, debe utilizar prótesis existentes en el mercado que son, digamos, de talla única, o se le tiene que practicar un trasplante de hueso con tejido obtenido de su propio cuerpo, práctica que presenta numerosos inconvenientes. Sin embargo, gracias a la tecnología de impresión 3D, un cirujano podrá diseñar y crear de manera específica un implante, lo que permitirá una mayor recuperación y mejor respuesta a largo plazo.

Estas prótesis ya se están empezando a probar en las clínicas. Así, en 2012, un equipo de investigadores y médicos holandeses y belgas sustituyeron el maxilar inferior de una mujer de 83 años por una prótesis de titanio creada mediante impresión 3D. En este caso, la paciente presentaba una enfermedad ósea que impedía poder utilizar su propio hueso como andamio para generar una prótesis. En 2014, un equipo médico en Cardiff (Gales) realizó una reparación maxilofacial utilizando una prótesis de titanio obtenida mediante impresión 3D a un paciente que había sufrido daños graves tras un accidente de moto. En este caso, el volumen de tejido donante que se tenía que reparar era tan grande que no se podía realizar un autotrasplante. Pero no sólo se utiliza la impresión 3D para reparación de tejido óseo.  En 2012, un equipo de EE.UU. creó una tráquea de policaprolactona, un polímero artificial biodegradable, diseñada específicamente para un bebé con una enfermedad respiratoria (traqueobroncomalacia) en la que su tráquea era mecánicamente débil e impedía el paso normal del aire hacia los pulmones. En España existen diferentes laboratorios que están investigando esta tecnología, tanto desde el punto de vista de la ingeniería (Instituto Tecnológico de Canarias) como desde el lado de la biología celular y la biomedicina (Laboratorio de Bioingeniería y Regeneración Tisular de la Universidad de Málaga), obteniendo resultados muy interesantes.

Sin embargo, ya se ha conseguido generar pequeños hígados mediante impresión 3D

«Lo de los materiales lo puedo entender… pero, ¿órganos? En serio, ¿órganos? ¿Cómo es posible que a través de una máquina que crea materiales metálicos o plásticos, puedan crearse corazones, ojos u orejas? Parece ciencia ficción». Bueno, un poco de ciencia ficción sí que es, porque a día de hoy los laboratorios están aún desarrollando e investigando esta tecnología. Sin embargo, la empresa Organovo ya ha conseguido generar pequeños hígados mediante impresión 3D. Así, la bioimpresora, guiada por un patrón informático introducido en el ordenador, deposita células del hígado o hepatocitos en un material natural polimérico que ejerce de soporte estructural. El proceso es diferente al que se utiliza con materiales artificiales, pero se basa en el mismo concepto de «capa a capa». De esta manera, se pueden conseguir estructuras que son muy similares al hígado desde un punto de vista funcional y morfológico. De hecho, estos minihígados son capaces de funcionar como un hígado, produciendo albúmina o transferrina. Así, los investigadores poseen una herramienta que les permite estudiar de manera mucho más real el efecto de diferentes medicamentos sobre patologías hepáticas o el proceso de infección del virus de la hepatitis, ya que pueden investigarlo sobre un hígado real (o casi real). Quizá esto pueda parecer insignificante ante tanta noticia de órganos artificiales que nos venden los medios de comunicación, pero es de crucial importancia para el desarrollo científico. Las investigaciones en los laboratorios de biología celular se realizan normalmente en cultivos 2D, es decir, que las células se pegan a una superficie plana y los investigadores estudian el comportamiento celular. Sin embargo, en el cuerpo las células se encuentran formando estructuras complejas, tridimensionales y en contacto con otros tipos celulares así como con fluidos. Poder disponer de un pseudo-órgano que permita acercar el trabajo en el laboratorio a lo que realmente sucede dentro de nuestro cuerpo, está revolucionando la manera que tenemos de entender la investigación.

La ciencia evoluciona a una velocidad que incluso a la gente que trabajamos en ella nos asombra. Quizá en dos o tres décadas estemos hablando de que se ha conseguido generar un órgano complejo, como un corazón, en el que están implicados diferentes tipos celulares. Éste es quizá el mayor desafío que presenta a día de hoy la investigación de la impresión 3D aplicada a la biomedicina. Además, personalmente, una de las cosas que más me impresionan de esta tecnología es lo tremendamente interdisciplinar que es. ¿Ustedes se imaginan meter a un ingeniero, un informático, un biólogo y un médico en un laboratorio y ver qué sale de ahí? Seguramente no podemos ni imaginar qué va a ser lo próximo que se les va a ocurrir.