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El futuro de la ciencia médica

Impresoras 3D para la creación de órganos vitales


¿Se imaginan que el ser humano pueda sobrevivir con un órgano vital artificial? ¿Cómo sería la vida con impresoras 3D que creasen en cuestión de minutos un corazón, un cerebro o unos pulmones? Aunque esta imagen parezca propia de una película de ciencia ficción, científicos expertos aseguran que esta tecnología podría estar lista en menos de tres décadas. "Yo lo situaría en la frontera de los próximos 30 años", asegura a El País José Becerra, del Centro de Investigación Biomédica en Red .
Marga Peñafiel 14 de noviembre de 2013 Enviar a un amigo
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 "Lo mágico de todo esto es que se vislumbra [como una posibilidad de futuro] gracias al desarrollo que están teniendo las impresoras 3D y la informática, unido a la aparición de nuevos materiales y los avances en el conocimiento biológico", comenta este catedrático e investigador del Laboratorio de Bioingeniería y Regeneración Tisular de la Universidad de Málaga.

Las impresoras 3D han entrado pisando fuerte en un sinfín de campos profesionales. Ahora en medicina supondría un verdadera evolución que hace pensar que se podría crear, tejidos, órganos o incluso, por qué no, un cuerpo humano completo, compatable con las células del paciente. Hasta ahora, lo más cercano a esta ilusión es el trabajo de la empresa estadounidense Organovo, que se dedica a la fábrica de tejidos hepáticos vivos. 

En el campo de la medicina experimental, ya es una realidad la inclusión de las prótesis sólidas ( de titanio, como la cadera que han puesto recientemente al rey Juan Carlos I; o materiales cerámicos o plásticos), para sustituir la parte sólida de los huesos en pacientes que han perdido masa ósea. 

El reto al que se enfrentan ahora científicos médicos de todo el mundo va mucho más allá de la compatibilidad de prótesis de última generación con le cuerpo humano. Ahora se trara de fabricar piezas vivas, o en caso de no poder alcanzar los sueños de James Whale (Director de Frankenstein), que pueda integrarse en el cuepo sin ser un agente extraño. 

 Becerra trabaja para conseguir piezas de titanio que se ajusten a estas condiciones. "El titanio es similar a la estructura dura del hueso. Ante un paciente que en un accidente ha perdido parte de la mandíbula, con una impresora 3D se puede diseñar y crear la parte de hueso que falta al milímetro", indica el investigador de la Universidad de Málaga.  "Estamos trabajando en mejorar la osteointegración, nos encontramos en una fase experimental", explica.

Becerra señala que su línea de investigación consiste en elaborar piezas de titanio porosas. "Ello facilitaría que se colonizaran por parte de las células del tejido contiguo; siguiendo con el ejemplo de la mandíbula, permitiría que la pieza añadida se insertara de forma funcional, que se extendiera el tejido muscular, que crecieran vasos sanguíneos, que éstos irrigaran la zona y se extendieran por este tejido... el objetivo de la ingeniería tisular es conseguir estructuras funcionales con capacidad biológica de integrarse en el cuerpo del receptor".

Las investigaciones de las universidades no son muchas, pero destacan algunos trabajo como el de la Universidad de Cornell (Nueva York), que  anunció recientemente un prototipo de pabellón auditivo artificial partiendo de un diseño elaborado con una impresora 3D. Los investigadores escanearon una oreja y la copiaron con uno de estos equipos, con el que hicieron un molde que rellenaron de colágeno. Este es el soporte que emplearon para ser colonizado por células de cartílago (células condrógenas) obtenidas de vaca.

¿Cuáles son las ventajas de desarrollo de órganos con impresoras 3D?


Anthony Atala es el director del Wake Forest Institute For Regenerative Medicine de Winston-Salem (Carolina del Norte, EEUU). Es uno de los mayores defensores de las ventajas del desarrollo de órganos mediante impresoras 3D. Atala ha descrito que el camino que lleva a la elaboración de riñones o hígados en estos equipos ha de pasar necesariamente por cuatro fases de dificultad creciente. La primera consiste en ser capaces de imprimir células y que se unan formando estructuras laminares, como puede ser la piel. El paso siguiente será lograr formas tubulares en las que se empleen al menos dos tipos celulares distintos.

Más adelante, se trataría de conseguir órganos con forma hueca, como por ejemplo el estómago o la vejiga; para finalmente ser capaces de fabricar un riñón, un corazón o un hígado, es decir, estructuras sólidas integradas por distintas modalidades de células y de características complejas (el corazón, por ejemplo, además de tener células capaces de contraerse de forma rítmica, tiene válvulas de un material distinto a los cardiomiocitos).

Células madre. En febrero de este año, Investigadores de la Universidad de Heriot-Watt de Edimburgo anunciaron el uso de células madre embrionarias humanas por vez primera en una impresión 3D. Comprobaron que mantenían sus características de pluripotencia (de transformarse en cualquier tipo celular proliferar).

Logros en esta materia

Oreja artificial. El punto de partida de este trabajo -presentado a principios de año- fue la elaboración de un molde con forma de pabellón auditivo elaborado con una impresora 3D relleno de gel de colágeno. En él, científicos de la Universidad de Cornell introdujeron células de cartílago de vaca que colonizaron el colágeno hasta sustituirlo y tomar la forma de la oreja que se suturó en el lomo de una rata de laboratorio donde acabó de crecer.

Tráquea. Un niño fue intervenido para aplicarle un segmento de tráquea artificial construido con una impresora 3D para curarle la insuficiencia respiratoria que sufría. La pieza se elaboró con un material biológico que el cuerpo absorbe en tres años (policaprolactona).

Tejido hepático. Organovo fue la primera empresa en comercializar una bioimpresora 3D capaz de reproducir tejidos humanos. La Organovo NovoGen Bioprinting se ha usado para generar tejido hepático con distintos tipos celulares (hepatocitos, células estrelladas y endoteliales). Su utilidad primordial, de momento, consiste en ensayar sobre estos minihígados cómo responden a la administración de medicamentos, a patógenos o enfermedades.


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