Hace algunos años, la idea de ”imprimir” una parte del cuerpo parecía sacado de la ciencia ficción, afortunadamente hoy es real y esta salvando vidas.
Se están haciendo algunas creaciones sorprendentes utilizando impresoras 3D estándar disponibles. Estas son solo algunas de las partes del cuerpo que los investigadores están actualmente imprimiendo en 3D.
Ojo Bionico
Investigadores de la Universidad de Minnesota, Minneapolis, MN, han impreso en 3D un prototipo de ojo biónico. El dispositivo es una serie de fotodetectores semiconductores, hechos de polímeros, impresos en un hemisferio de vidrio. Su investigación fue publicada recientemente en Advanced Materials .
“Los ojos biónicos generalmente se consideran ciencia ficción, pero ahora estamos más cerca que nunca de usar una impresora 3D multimaterial”, dijo el coautor del estudio Michael C. McAlpine, PhD, profesor asociado, Departamento de Ingeniería Mecánica, Facultad de Ciencias e Ingeniería , Universidad de Minnesota.
El siguiente paso, dijo, es aumentar el prototipo con fotodetectores más, y más eficientes. Él y su equipo también están buscando una forma de imprimir en un material semiesférico blando que se pueda implantar en un ojo real.
El Dr. McAlpine explicó el ímpetu de su trabajo: “Mi madre es ciega de un ojo, y cada vez que hablo sobre mi trabajo, dice: ‘¿Cuándo me imprimirán un ojo biónico?'”
En una investigación relacionada con el globo ocular, investigadores en el Reino Unido han utilizado células madre para imprimir en 3D córneas humanas.
Diente antibacteriano
Investigadores en Groningen, Países Bajos, han desarrollado no solo un diente impreso en 3D, sino uno que mata las bacterias. El material del diente está hecho de resinas dentales artificiales convencionales combinadas con iones de amonio cuaternario cargados positivamente. Cuando este material se encuentra con las membranas de bacterias cargadas negativamente, mata a los microbios.
“El truco … era hacer que la mezcla fuera correcta para permitir la impresión 3D y minimizar cualquier fuga de antimicrobianos. No quieres que entren en la boca y, por lo tanto, en los intestinos, donde podrían matar microbios intestinales”, explicó el científico del material Andreas. Herrmann, PhD, profesor, Instituto Zernike de Materiales Avanzados, Universidad de Groningen. Él y sus coautores publicaron su investigación en materiales funcionales avanzados .
El Dr. Hermann y sus colegas probaron tanto el polímero dental como las resinas dentales artificiales convencionales en una solución de saliva que contiene Streptococcus mutans , la bacteria en la boca que contribuye a la caries dental. Los investigadores encontraron que el 99% de las bacterias en el polímero antibacteriano fueron eliminadas, mientras que solo el 1% murió sobre el material convencional.
Corazón
Los científicos en Suiza han impreso en 3D un corazón de silicona que funciona y bombea como un corazón humano real. Solo hay un problema: solo dura unos 3.000 latidos.
“[Su] objetivo es desarrollar un corazón artificial que sea aproximadamente del mismo tamaño que el del paciente y que imite al corazón humano lo más cerca posible en forma y función”, dijo su desarrollador Nicholas Cohrs, estudiante de doctorado, Materiales funcionales Ingeniería, ETH Zürich.
Cuando los investigadores evaluaron el rendimiento del corazón impreso en 3D, llegaron a la conclusión de que funciona y se mueve como un corazón humano, pero dura solo de 30 a 45 minutos antes de agotarse. Publicaron sus resultados en Órganos Artificiales .
“Esto fue simplemente una prueba de viabilidad”, dijo Cohrs. “Nuestro objetivo no era presentar un corazón listo para la implantación, sino pensar en una nueva dirección para el desarrollo de los corazones artificiales”.
Piel
Investigadores en Canadá han desarrollado una impresora 3D de mano que crea hojas estrechas de tejido de la piel para cubrir y curar heridas profundas. Es el primer dispositivo que produce tejido in situ y podría revolucionar el cuidado de las quemaduras, según los investigadores, que publicaron sus hallazgos en Lab on a Chip .
La mayoría de los bioprinters 3D actuales son voluminosos, de baja velocidad, caros e incompatibles con la aplicación clínica, dijeron investigadores de la Universidad de Toronto, Toronto, ON, Canadá.
“Nuestra impresora de piel promete adaptar los tejidos a pacientes específicos y las características de la herida”, dijo la estudiante de doctorado Navid Hakimi, quien dirigió la investigación. “Y es muy portátil”.
Con un peso de menos de 1 kg (aproximadamente 2.2 libras), la impresora biológica manual produce tiras de “tinta biológica” hechas de colágeno y fibrina. El proceso lleva 2 minutos o menos.
Los investigadores planean ampliar el tamaño de las tiras impresas para cubrir áreas de heridas más grandes, y anticipan realizar más estudios in vivo con el objetivo final de realizar ensayos clínicos en humanos.
Oreja Bionica
científicos de la Universidad de Princeton, Princeton, Nueva Jersey, imprimieron en 3D un “oído biónico” que combina una antena de bobina pequeña con cartílago. Los investigadores informaron en Nano Letters que el oído puede “escuchar” las frecuencias de radio más allá del rango de la capacidad humana normal .
Usando una impresora 3D lista para usar, los científicos combinaron una matriz de células de hidrogel y bovino (pantorrillas) con nanopartículas de plata que formaban la antena. Las células de la pantorrilla más tarde se convirtieron en cartílago. Las señales eléctricas producidas por el oído podrían conectarse a las terminaciones nerviosas de un paciente, similar a un implante coclear.
Según los investigadores, esta es la primera vez que se utiliza efectivamente la impresión 3D para entrelazar tejido con electrónica.
En principio, el oído biónico podría usarse para restaurar o mejorar la audición humana. Sin embargo, los científicos advirtieron que aún es necesario realizar más trabajos y pruebas antes de que la tecnología pueda usarse en pacientes.
Hueso elástico
¿De qué sirve un hueso blando y elástico? Si su paciente es un niño en crecimiento que necesita un implante o una reparación ósea, entonces un hueso elástico podría ser muy bueno.
Los bioingenieros en Northwestern University, Chicago, IL, tienen huesos hiperelásticos artificiales impresos en 3D que inducen rápidamente la regeneración y el crecimiento óseo. El material óseo se compone principalmente de hidroxiapatita, un mineral óseo humano, junto con un pequeño porcentaje de un polímero biodegradable y biocompatible. La alta concentración de hidroxiapatita y la estructura similar a un andamio del hueso fomenta la rápida regeneración ósea en el cuerpo. Si bien los materiales de hidroxiapatita son frágiles por sí solos, el material óseo impreso en 3D es flexible gracias al polímero.
Hasta ahora, los huesos hiperelásticos se han implantado con éxito en modelos animales, como informaron los investigadores en Science Translational Medicine . Además, el proceso de impresión 3D puede personalizar cualquier forma de hueso necesaria, con un tiempo de respuesta potencial de menos de un día.
Echa un vistazo a este video de la National Science Foundation sobre los huesos hiperelásticos .
Ovario
Un equipo femenino de científicos en la Escuela de Medicina Feinberg de la Universidad Northwestern y su Escuela de Ingeniería McCormick, Evanston, IL, ha creado ovarios funcionales impresos en 3D. Los ovarios bioprotésicos se implantaron en ratones esterilizados, que podían ovular y dar a luz crías ( ver foto ). Los investigadores documentaron sus hallazgos en un estudio publicado en Nature Communications.
Los ovarios impresos en 3D estaban hechos de gelatina, un hidrogel biológico derivado del colágeno, que abunda en los ovarios humanos y de ratón. Además, como descubrieron los investigadores, el diseño del andamio dentro del ovario fue de vital importancia: su estudio fue el primero en demostrar que la arquitectura del andamio hizo una diferencia en la supervivencia de los folículos (las estructuras que albergan los huevos).
El único objetivo de los científicos para desarrollar los ovarios bioprotésicos fue ayudar a restablecer la fertilidad y la producción de hormonas en las personas que han tenido cáncer y que pueden experimentar una función ovárica disminuida.
Crear estructuras de órganos que funcionen y restauren la salud de los órganos reproductivos “es el santo grial de la bioingeniería para la medicina regenerativa”, dijo un investigador.
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