Organos

Un paciente se dispone a someterse a un trasplante de corazón. Mientras se le intuba, se le monitoriza y el anestesista se prepara para sedar al enfermo, en un rincón del quirófano, la bioimpresora 3D fabrica el órgano de remplazo que sustituirá al infartado. El zumbido de los cabezales del aparato en movimiento, cargado con cartuchos de cardiomiocitos y de otros tipos celulares, indica que el nuevo corazón aún no está listo. En unos minutos podrá comenzar la operación.

Esta imagen forma parte del género de la ciencia ficción. Y, si algún lejano día deja de serlo, los expertos creen que habrá que esperar no menos de tres décadas. “Yo lo situaría en la frontera de los próximos 30 años”, afirma José Becerra, del Centro de Investigación Biomédica en Red en Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina. Pero, aunque sea a largo plazo, hay motivos para imaginar que la escena del quirófano o una similar acabe siendo realidad por razones que van más allá de la simple fe en el desarrollo científico. “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.

El previsible impacto de la impresión 3D en la medicina es uno de los principales factores que invita a pensar que será posible crear órganos y tejidos a medida, compatibles con el receptor a partir de células obtenidas del propio paciente. Una prueba de ello son los equipos capaces de fabricar tejido hepático vivo, que ya son una realidad, como muestra el catálogo de la empresa estadounidense Organovo, una de las líderes del sector. Pero esto sería empezar por el final en el campo de las aplicaciones médicas de las impresoras 3D.

Bioexperiencias en tres dimensiones

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).

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 qu 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.

El empleo de esta tecnología, en sus usos más sencillos, ya comienza a ofrecer resultados clínicos, aunque básicamente en el terreno experimental.

El inicio del uso de estas tecnología en la medicina se sitúa en el desarrollo de prótesis sólidas (de titanio, materiales cerámicos o plásticos) destinadas fundamentalmente a sustituir la parte sólida de los huesos en pacientes que han perdido masa ósea fruto de una enfermedad o un accidente. En este campo es donde se introdujeron las primeras aplicaciones de las impresoras 3D en la medicina. El motivo fundamental era aprovechar una gran virtud que permite esta tecnología: poder diseñar piezas a la medida del paciente al que iban destinadas, lo que representa una importante ventaja respecto a los procesos industriales convencionales que, a pesar de poder fabricar distintos tamaños y grosores en serie, difícilmente podrían ajustarse al detalle a las condiciones del enfermo como sí permite el modelado ad hoc que ofrecen estos sistemas de impresión de última generación.

El reto, sin embargo, está en ir más allá y fabricar piezas que estén vivas. O, al menos, que sean capaces de integrarse en el cuerpo sin ser un agente extraño. Que sean funcionales. 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”, relata el investigador de la Universidad de Málaga. Pero es un agente extraño insertado en un medio vivo. Y no son extrañas la aparición de complicaciones. “Un ejemplo sería lo sucedido con el Rey, donde la prótesis de cadera no se ha integrado y se ha producido una infección”, apunta. “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”.

El comienzo de esta tecnología ha sido la reproducción de prótesis sólidas

Tejido hepático impreso ha logrado generar distintas proteínas

Quizás los huesos, por tener un componente mineral capaz de ser simulado por el titanio, materiales cerámicos o plásticos sea uno de los órganos más sencillos de replicar. Aunque hay trabajos en direcciones similares en otros órganos, por ejemplo las orejas. Un equipo de la Universidad de Cornell (Nueva York) anunció en febrero de este año 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

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