La impresión 3D es una tecnología que permite la fabricación de objetos mediante la deposición de capas de material una sobre otra (fabricación aditiva) partiendo inicialmente de un modelo 3D digital. A su vez, la bioimpresión 3D toma aplica esta tecnología para la creación de estructuras biocompatibles, destinadas a fines médicos o con aplicaciones en el ámbito de la investigación, como implantes, prótesis y tejidos humanos.
¿Qué tipos de tecnología de impresión 3D existen?
Cuando se habla de impresión 3D, existe una variedad de procesos a través de los cuales se puede llevar a cabo la creación del objeto, en función del material que se quiera emplear o las características deseadas.
Sinterizado selectivo por láser (SLS): Consiste en sinterizar un polímero en forma de polvo mediante el empleo de un láser, de tal forma que solidifica capa a capa hasta genera el objeto. Esta forma de impresión 3D permite una gran precisión en las piezas generadas, pero tiene un elevado coste, además de un postprocesado en el que se debe limpiar la pieza de aquellos restos de polvo adheridos a esta.
Estereolitografía (SLA): Consiste en emplear luz ultravioleta sobre un tanque de resina mediante un láser que va curando y endureciendo el material capa a capa, dando lugar al objeto deseado. Tras su uso, esta técnica requiere de un baño en isopropanol para lavar la resina y, posteriormente, un fotocurado con luz UV que endurezca el objeto.
Modelado por deposición fundida (FDM): Consiste en calentar un material (generalmente un plástico en forma de filamento) hasta que alcance su temperatura de fusión de tal forma que pueda ser extruido y depositado sobre la superficie deseada capa a capa, solidificándose posteriormente y creando el objeto. Es la técnica más empleada en impresión 3D dado su bajo coste, facilidad de empleo y rapidez respecto a otras técnicas.
Impresión 3D en salud
La impresión 3D en el ámbito sanitario está cobrando una alta relevancia gracias a la posibilidad de obtener modelos tridimensionales a partir de imágenes médicas (tomografía computarizada o resonancia magnética). Entre los diferentes usos que pueda tener la impresión 3D en salud, los más destacados son:
– Planificación quirúrgica: A partir de imágenes médicas, se imprime un modelo 3D de zonas anatómicas del paciente, de tal forma que sea más sencilla la identificación de patologías y la planificación del procedimiento quirúrgico para su tratamiento.
– Modelos de formación en cirugía: Consiste en la impresión 3D de modelos anatómicos personalizados, los cuales permitan su manipulación mediante técnicas quirúrgicas para la formación previa a una intervención real, con la consecuente reducción de riesgos para el paciente.
Ejemplos de uso de impresión 3D
Entre los ejemplos de impresión 3D en el ámbito sanitario, destacaremos la creación de un modelo de colon mediante inyección de silicona a partir de moldes creados por impresión 3D, de tal forma que permite la formación en cirugía laparoscópica mediante abordaje transanal. El modelo de colon creado consta de dos capas (una externa muscular e interna mucosa), incluyendo un conjunto de pólipos artificiales, los cuales pueden ser resecados y posteriormente suturados.
¿Qué es la bioimpresión?
La bioimpresión 3D toma como base las tecnologías de impresión 3D para la creación de estructuras biocompatibles, destinadas a fines médicos, como implantes y prótesis, o con aplicaciones en el ámbito de la investigación.
Aunque funciona de forma muy similar a la impresión 3D, debemos tener en cuenta una serie de características distintivas. Entre las más destacables se encuentra el uso de materiales en forma de líquido o gel, a los que comúnmente solemos llamar hidrogeles, en lugar del clásico filamento de termoplástico sólido usado en la impresión 3D convencional. Por otro lado, estos materiales usados en bioimpresión 3D deben poseer unas características que los hagan biocompatibles, ya que estarán destinados a dar sustento para células vivas. Por último, y no menos importante, el proceso de bioimpresión 3D en ocasiones conlleva imprimir con células vivas embebidas en hidrogeles, lo que hace crucial que el material sea capaz de ser impreso a temperatura fisiológica (aproximadamente 37ºC).
Procesos y técnicas en impresión 3D
Los hidrogeles se pueden bioimprimir por extrusión, de manera muy similar a la tecnología de FDM de impresión 3D, lo cual nos permite el uso de más de un material diferente a la vez. Por otro lado, se pueden bioimprimir usando un haz láser que endurezca el material a su paso, funcionando de manera similar a la tecnología SLA de impresión 3D. En ambos casos, se puede bioimprimir la estructura de interés sin células, las cuales son cultivadas sobre la estructura una vez impresa; o bien, podemos mezclar el material con las células para llevar a cabo la impresión de las células cargadas en el material.
Usos sanitarios
Entre las numerosas aplicaciones que nos ofrece la bioimpresión 3D, encontramos el desarrollo de modelos que simulan tejidos u órganos para su uso en investigación. Estas estructuras bioimpresas con células especializadas pueden se empleadas para reemplazar el uso de animales de experimentación a la hora de probar fármacos.
Por otro lado, esta tecnología nos permite la bioimpresión de elementos que están destinados a su implantación en el paciente, con el fin de reducir los tiempos de recuperación, o bien para restituir una función perdida.
Ejemplos de aplicación al ámbito de la salud
Entre las aplicaciones en las que se investiga en el Centro de Cirugía de Mínima Invasión Jesús Usón (CCMIJU), entidad coordinadora del Plan Complementario de Biotecnología Aplicada ala Salud en Extremadura, se encuentra la bioimpresión de vasos sanguíneos para la creación de prótesis vasculares o parches cardíacos, destinados al tratamiento de patologías cardiacas. Otra aplicación es la bioimpresión de prótesis de ovario cargadas con folículos ováricos, que permitan ofrecer un tratamiento para pacientes con Insuficiencia Ovárica Prematura (POI). Por otro lado, se está trabajando en el desarrollo de estructuras porosas que sirvan para la regeneración ósea.
Investigadores del CCMIJU trabajan en ambas técnicas en el marco de la LA6 del Plan Complementario de Biotecnología aplicado a la salud en Extremadura (cofinanciado por el Ministerio de Ciencia e Innovación con fondos de la Unión Europea NextGenerationEU (PRTR-C17.I1) y por la Comunidad Autónoma de Extremadura en el marco del Plan de Recuperación Transformación y Resiliencia (PRTR) y con fondos de la Unión Europea en el marco del Programa Operativo FEDER Extremadura 2021-2027).
Acceda en este enlace al artículo original publicado en la página web del CCMIJU.
