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I+D+I
El 3D, de apenas 10.000 millones &-año a 250.000 en 2025

Aceleran las expectativas de fabricar órganos humanos en 3D científicos de EEUU, Israel y México

Foto del primer corazón impreso en 3D con células del propio paciente

Las expectativas de imprimir en 3D nuevas piezas para corazones humanos u otros órganos humanos a partir de colágeno (biomaterial ahora extremadamente deseable y proteína muy abundante en piel, huesos y articulaciones como ligamentos, tendones y cartílagos), se han revolucionado este verano gracias al I+D+I. La impresión 3D ya genera un negocio anual superior a los 10.000 millones de dólares en todo el mundo, y antes de estos hallazgos se calculaba que sobrepasará los 250.000 millones en 2025.
Redacción 14 de agosto de 2019 Enviar a un amigo
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“Podemos mostrar que es factible imprimir en 3D una válvula del corazón de colágeno y que funcione”, declaró Andrew Lee, líder del nuevo método de complejo de bioimpresión en 3D de estructuras de alta resolución a partir de colágeno, el ladrillo primario de construcción extracelular para numerosos tejidos humanos, que permite crear tejidos cardiacos que podrían servir como piezas de repuesto para corazones enfermos, según informan en la revista 'Science' bajo el título 3D bioprinting of collagen to rebuild components of the human heart. Lee y su equipo de la Universidad Carnegie Mellon (Estados Unidos) describen un nuevo método para bioimprimir colágeno directamente en tres dimensiones. Los autores desarrollaron una segunda repetición mejorada de la técnica de bioimpresión en 3D 'FreeForm Reversible Embedding of Suspended Hydrogels' (Fresh v2.0), en la que se utilizan cambios rápidos en el pH para solidificar el colágeno extruido con un control preciso. 

La noticia llega dewspues de que otro equipo de investigadores del ETH Zurich se ha asociado con la compañía sudafricana Strait Access Technologies para crear válvulas cardíacas impresas en 3D a partir de silicona, pues 850,000 personas en todo el mundo necesitarán válvulas cardíacas artificiales para 2050, debido al envejecimiento de la población, la falta de ejercicio y la mala nutrición, según el estudio publicado por Sewell-Loftin MK . Esta fabricación aditiva podría ayudar y permite personalizar cada dispositivo para el paciente: el objetivo es  lograr válvulas impresas en 3D diseñadas de acuerdo con el corazón de cada uno. Además, ya al empezar la primavera  se informaba desde Israel de la primera impresión de corazón producida a partir de las células y materiales biológicos del paciente, y desde México  de las expectativas de fabricar tejidos vascularizados’.

Unas 850.000 personas en todo el mundo necesitarán válvulas cardíacas artificiales para 2050 


Ahora, el nuevo metodo basado en colágeno incluso supera limitaciones tecnológicas previas, demostrando su capacidad para imprimir en tres dimensiones mediante el uso de colágeno con estructuras y tejidos cardíacos complejos que replican en buena parte la forma y función de los que se encuentran en el corazón humano natural.

Pese a su gran potencial, el uso generalizado de técnicas de impresión 3D en aplicaciones biomédicas a menudo se enfrenta a limitaciones técnicas, como la poca fidelidad de los tejidos y las bajas resoluciones de impresión. Por eso, si bien es un objetivo muy buscado, la impresión con células vivas o biomateriales blandos como el colágeno constituye un importante reto.El nuevo método para bioimprimir colágeno directamente en tres dimensiones es obra de Andrew Lee (de la Universidad Carnegie Mellon en la ciudad estadounidense de Pittsburgh) y sus colegas.

Los autores del estudio desarrollaron una segunda repetición mejorada de la técnica de bioimpresión en 3D FreeForm Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH v2.0), en la que se utilizan cambios rápidos en el pH para solidificar el colágeno extruido con un control preciso.Este método puede crear complejas arquitecturas de tejido estructural y funcional que permiten una mayor integración con células vivas o con una vasculatura compleja, con resoluciones de impresión de hasta 10 micrómetros. Y sus creadores aseguran que algún día se podrían crear órganos enteros.Su técnica, que se publicó en la revista Science, replica las complejas estructuras biológicas del cuerpo que aportan la configuración y las señales bioquímicas necesarias para que los órganos funcionen.

"Podemos mostrar que es factible imprimir en 3D una válvula del corazón de colágeno y que funcione", dijo Adam Feinberg, uno de los coautores del estudio.Los intentos anteriores de crear estas estructuras, conocidas como matrices extracelulares, fallaron porque las impresiones tenían una resolución baja o el tejido no era válido.El colágeno, que es un biomaterial perfecto para estos proyectos ya que se encuentra en todos los tejidos del cuerpo humano, es fluido, por lo que inicialmente, al tratar de imprimirlo se convertía en un material gelatinoso.De momento han logrado que el colágeno se solidifique de manera controlada y rápida. "Esta es la primera versión de una válvula, por lo que todo lo que consigamos será mejor y mejor", dijo Feinberg.

La técnica podría ayudar algún día a pacientes que esperan un trasplante de corazón, pero primero deberá ser validada con pruebas en animales y eventualmente en humanos."Creo que a corto plazo servirá para reparar un órgano ya existente" como un corazón con pérdida de funcionamiento por un infarto o un hígado degradado, explicó Feinberg.

Con carácter más general, una joven científica mexicana busca crear tejidos y órganos. Es la profesora-investigadora Grissel Trujillo de Santiago, de la Escuela de Ingeniería y Ciencias del Tecnológico de Monterrey, merecedora el pasado mayo de una de las cinco Becas para las Mujeres en la Ciencia L´Oreal-Unesco-Conacyt-AMC 2019, gracias a su proyecto de investigación. Sul trabajo  se titula ‘Uso de la bioimpresión 3D caótica continua para fabricar tejidos vascularizados’. Tiene como objetivo, a largo plazo, imprimir tejidos y órganos funcionales para pacientes que requieran de un trasplante. En el corto y mediano plazo, estos tejidos y versiones más simples de órganos pueden ser empleados como modelos de estudio de fármacos o cosméticos para evitar o minimizar las pruebas en animales.“Hoy, imprimir un órgano completo parece ciencia ficción, pero como comunidad científica estamos logrando avanzar aceleradamente. Nos estamos acercando a cumplir ese sueño”, señaló Trujillo de Santiago en entrevista con Tec Review.

Una joven mexicana investiga el uso de la bioimpresión 3D caótica continua para fabricar tejidos vascularizados


La doctora Grissel Trujillo de Santiago del Tec 

En semanas previas de esta primavera Ibercampus.es se hacía eco de que un grupo de investigadores de la Universidad de Tel Aviv, en Israel, crearon la primera impresión de corazón producida a partir de las células y materiales biológicos del paciente. Esto con el objetivo de que la pieza sea inmunológica, bioquímica, celular y anatómicamente compatible con el receptor.El corazón logró imprimirse por completo, incluye células, vasos sanguíneos, ventrículos y cámaras que fueron producidos a partir de recrear el modelo de impresión del corazón.Los materiales utilizados para la impresión fueron extraídos del tejido celular, después se separaron y fueron reprogramados en células madre, las cuales contienen macromoléculas extracelulares tales como el colágeno y glicoproteínas.
Estos elementos fueron mezclados con hidrogel para después crear una especie de tinta de impresión, la cual finalmente fue reprogramada con las células del paciente y dieron vida a los componentes cardíacos.

Antes, científicos de Israel crearon la primera impresión de corazón producida a partir de las células y materiales biológicos del paciente 

La lista de objetos que pueden imprimirse en tres dimensiones es prácticamente interminable. Esta tecnología, cuyo desarrollo avanza a gran velocidad, está suponiendo una auténtica revolución en la producción o comercialización de muchos bienes. Según la consultora McKinsey, la impresión 3D generó en 2017 un negocio de 10.000 millones de dólares en todo el mundo. En 2025 se calcula que sobrepasará los 250.000 millones No obstante, y a pesar de su rápida expansión, se trata de una tecnología que presenta numerosos desafíos. También (o especialmente) en el ámbito legal.

Solo la creación de prótesis a medida para pacientes específicos y con circunstancias especiales moverá en todo el mundo en los próximos tres años 1.648 millones de euros, según un estudio de MarketsandMarkets.com. La impresión 3D se utiliza para fabricar prótesis, implantes y tejidos para usos ortopédicos, dentales, craneales y maxilofaciales. A su favor cuenta con el avance tecnológico, que mejora y abarata la producción de órganos y los apoyos de algunos Gobiernos. En contra, las regulaciones restrictivas y las limitaciones de los materiales disponibles: 

La impresión 3D democratizará la fabricación de réplicas, pero aún plantea importantes retos relacionados con la propiedad intelectual y la responsabilidad por daños,  según EL PAIS.De igual manera que ocurrió en el mercado del cine o de la música, los individuos pueden conseguir de forma prácticamente inmediata y a un coste relativamente bajo una copia idéntica de un objeto. Por lo tanto, y de encontrarse esa pieza bajo algún tipo de protección legal (patente, derechos de autor o diseño industrial, entre otros), se estarían vulnerando sus derechos de propiedad intelectual e industrial.
Pero no toda impresión de un bien protegido constituye necesariamente un acto ilícito. Para que sea considerado como tal, “debe hacerse un uso comercial del objeto”, matiza José Carlos Erdozain, of counsel de Pons IP. En este sentido, la ley hace una interpretación amplia del concepto “uso comercial”, por lo que para vulnerar los derechos no solo es necesaria la existencia de una transacción económica (su venta o alquiler, por ejemplo), sino que su violación también podría producirse “por exhibirlo en una página web, difundirlo o, incluso, regalarlo”. Por tanto, y de cumplirse alguno de estos supuestos, la empresa o el individuo titular de los derechos podría actuar legalmente contra el infractor y reclamar su sanción y una indemnización.
Ahora bien, ¿qué ocurre si la impresión del objeto se produce en el ámbito del hogar? Lo normal será que el titular de los derechos “esté interesado en frenar comercializaciones significativas”, reflexiona Erdozain. Es decir, si la copia se produce en un entorno reducido, como el doméstico, lo que prevén los juristas es que el titular de los derechos renuncie a perseguir al infractor porque la potencial ganancia será tan reducida que el coste del proceso judicial no le merecerá la pena. También es posible, apuntan, que en un gran número de casos nunca se entere de la impresión tridimensional ilegítima.
Por otro lado, la proliferación de esta tecnología “generará un aumento de la falsificación”, augura Alejando Touriño, socio director de Ecija. Esto se explica por dos motivos: la previsible facilidad para que acaben circulando por Internet los planos de los objetos, y el uso creciente por parte de las empresas de la impresión 3D. O dicho de otro modo: si el original está fabricado con esta tecnología, su reproducción a través de la misma por parte de los falsificadores será más sencilla y precisa.
El mercado de la creación en tres dimensiones triunfa especialmente en sectores industrializados como el de la construcción, el juguetero y el del mobiliario, aunque también está teniendo un gran impacto en el mundo de la moda, el diseño y la salud. No obstante, hay otros ámbitos en los que su extensión puede tener efectos preocupantes, como en lo relativo a la seguridad privada. Así, como señala Touriño, un usuario podría descargarse los planos de una pistola en la Internet oscura (dark web), imprimirla y usarla. Lejos de ser una realidad remota, un caso así ya se ha dado en países como Reino Unido, donde un joven fue condenado el pasado junio por posesión de armas de fuego impresas en tres dimensiones. Más allá fue la empresa estadounidense Defense Distributed, que en julio de 2018 quiso publicar planos, dibujos, instrucciones y archivos para que los usuarios pudiesen imprimir armas en 3D. Un juez federal bloqueó el lanzamiento al valorar la peligrosidad de estas armas, al no estar registradas y ser indetectables por los detectores de metales (están hechas de plástico).

Responsabilidad civil
En el proceso de creación de un objeto en tres dimensiones confluyen una multitud de actores: el diseñador del software, el que elabora los planos, el fabricante de la impresora, el de los materiales y el usuario final que imprime la pieza. En este sentido, otro de los grandes retos que presenta la tecnología de impresión 3D radica en determinar quién ostenta la responsabilidad en caso de fallo o daños, que será, a la postre, quien deba hacer frente a la reparación o indemnización correspondiente. Un debate similar al que ya se ha suscitado en relación a los coches autónomos, especialmente tras los casos de atropellos mortales a peatones.
En esa cuestión, Llaneza señala que “la responsabilidad recae sobre quien tenga la culpa”. Sin embargo, esa conexión error-culpabilidad no siempre es fácil de determinar. Para ello, el tribunal o las partes en el proceso judicial deberán desentrañar por qué se ha producido dicho error, valorando, a través de informes periciales, “cuál es el nexo causal entre el incidente y el posible responsable”. Así, si el material era defectuoso, el responsable será el fabricante de dicho componente. Si el software tenía fallos, el programador afrontará la compensación. Y, si la impresora estaba mal calibrada, la empresa que la comercializó responderá por los posibles daños. En la teoría puede resultar sencillo; ante el juez, esta demostración, será otro cantar.

Cambios que adelantan a la ley
Son muchos los expertos que han cuestionado que el marco legislativo esté preparado para hacer frente a los desafíos derivados de la impresión en tres dimensiones, apostando por una nueva ley que actualice las disposiciones vigentes. Sin embargo, los juristas consultados rechazan su necesidad y afirman que la normativa existente da respuestas suficientes a este nuevo fenómeno.
José Carlos Erdozain (Pons IP) cree que la amplitud regulación de la propiedad industrial e intelectual permitirá atender a los retos de las impresoras tridimensionales. Paloma Llaneza, por su parte, cree que hay que ver cómo evoluciona el fenómeno antes de activar nuevas normas.

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