IMPRESORAS 3D
¿Cómo funcionan las impresoras 3D?
En el proceso de manufactura aditiva, como se le conoce a la impresión tridimensional, en lugar de chorros de tinta se usan capas de material para construir un objeto tridimensional por medio de programas computacionales, donde se crea un modelo 3D que se almacena en una computadora o en una memoria USB.
Algunas impresoras tridimensionales se conectan directamente con una computadora; otras, simplemente reciben la memoria con el archivo de diseño”,señala el doctor Héctor Plascencia, profesor en la División de Ingenierías de la Universidad de Guanajuato,
Asimismo, el modelo creado por computadora se convierte en orden para que el cabezal de la impresora se mueva depositando, en sitios indicados, capas de material de una décima de milímetro de espesor, aproximadamente.
Un cabezal dentro de la impresora 3D deposita capas de fracciones de milímetro de material a punto de fusión (es decir, suficientemente caliente para tener una consistencia parecida a una pasta de dientes) que puede ser de plástico, metal o cerámica. Una vez que la pieza está terminada, se estima si es necesario pulirla y pintarla.
Entre las ventajas de la impresión 3D se encuentra la versatilidad, ya que, a diferencia de otros métodos de producción de objetos que requieren lotes mínimos de producción (desde una decena hasta un millar), puede crear volúmenes de producción unitarios, ya que cada producto puede ser diferente del anterior.
Además, mientras las máquinas de producción por moldeado o extrusión pueden costar millones de pesos, una impresora tridimensional puede valer solo decenas de miles de pesos. Más aún, existen programas que permiten crear modelos 3D con relativa facilidad.
Un británico cuyo rostro quedó gravemente dañado en un accidente de moto fue sometido a una operación de reconstrucción facial usando partes hechas con una impresora 3D.
Se considera que Stephen Power, de Cardiff, Gales, fue el primer paciente del mundo en ser operado usando esta tecnología.
El hombre de 29 años sufrió gravísimas heridas en un accidente de moto en setiembre de 2012. Aunque llevaba casco, se rompió la mandíbula superior, la nariz, los pómulos y se fracturó el cráneo.
Tras pasar cuatro meses en el hospital, salió con el rostro parcialmente desfigurado, que ocultaba con sombreros y gafas de sol.
Para devolverle su aspecto de siempre, primero se creó un modelo tres dimensiones del cráneo de Power tal como era antes del accidente. Se seleccionaron las partes a sustituir y se imprimieron en 3D.
Luego se le implantaron en una operación que duró ocho horas y tuvo lugar en el hospital Morriston de Swansea, la segunda ciudad de la región británica de Gales. Un implante de titanio, impreso en Bélgica, se usó para sostener los huesos.
Power dijo a la BBC que los resultados le "cambiaron totalmente la vida".
Pude ver la diferencia en el momento en que me desperté. No tendré que disfrazarme, no tendré que esconderme. Podré hacer las cosas cotidianas, ir a ver a gente, caminar por la calle...", afirmó.
El cirujano maxilofacial que operó a Power, Adrian Sugar, dijo que los resultados no eran comparables a nada lo que se había hecho antes.
Sin esta tecnología avanzada, es todo a mano. Tienes que adivinar dónde va todo. La tecnología permite más precisión y mejores resultados para el paciente. Ya habíamos hecho un buen trabajo con sus heridas faciales" en las primeras operaciones, justo después del accidente. Pero el oftalmólogo nos desaconsejó hacer cualquier cosa que pudiera afectar más a su vista. En consecuencia no colocamos el pómulo izquierdo en el lugar idóneo y su ojo parecía hundido y caído”, agregó el cirujano.
La precisión de la tecnología de impresión 3D hizo posible la última y definitiva intervención que devolvió el aspecto original a la cara de Water.
La explicación de la operación forma parte de una exposición de impresión en tres dimensiones en el Museo de la Ciencia de Londres.
El proyecto es el resultado de la colaboración entre el hospital de Swansea y científicos de la Universidad metropolitana de Cardiff en el seno del Centro de tecnologías reconstructivas en cirugía (Cartis).
EL PRIMER TUMOR HUMANO IMPRESO EN 3D
Científicos chinos lo crearon para estudiar la resistencia a fármacos del cáncer
Primero fueron pequeñas piezas de resina. Luego, objetos enteros, cráneos, caderas, órganos en miniatura. Y, ahora, tumores. Científicos de China han creado el primer tumor humano impreso en 3D. Este adelanto tecnológico, dicen, puede ayudar a comprender mejor cómo se extiende el cáncer de una forma más realista que hasta ahora.
El tumor en cuestión está compuesto de una estructura impresa en 3D hecha de gelatina y otros compuestos que imitan el andamiaje natural sobre el que se sustentan las células tumorales. La impresora 3D también se usa para recubrir esa estructura con un material que contiene células de cáncer de cuello de útero del tipo HeLa. Estas son las iniciales de Henrietta Lacks, una mujer negra descendiente de esclavos que murió de cáncer en 1951 y cuyas células inmortales son unas de las más usadas tanto en investigación como en la prueba de nuevas terapias contra el cáncer y otras dolencias.
Básicamente hemos impreso un biomaterial cargado con células [HeLa] sobre una estructura tridimensional que había sido previamente diseñada en un ordenador. Es la primera vez que se fabrica un modelo de tumor gracias a la tecnología de impresión de células en 3D”, explica a Materia Rui Yao, investigador de la Universidad Tsinghua de Beijing y coautor del trabajo, publicado en la revista científicaBiofabrication.
El equipo señala que este logro abre nuevas posibilidades para entender mejor el cáncer e incluso buscar nuevos tratamientos a la medida de cada paciente de forma más fácil. En teoría, argumentan, se podrían imprimir tumores con las células de un enfermo y estudiar en ellas el efecto de diferentes fármacos antes de administrarle el más efectivo.
Ensayos en pacientes con cáncer
La mejor manera de estudiar la progresión de un tumor humano, señalan los investigadores, es hacerlo directamente, a través de ensayos en pacientes que sufren cáncer. Pero esto plantea muchas trabas éticas, económicas y logísticas. Por eso desde hace más de un siglo el cáncer se ha estudiado de formas más indirectas. Una consiste en utilizar modelos animales, como por ejemplo ratones a los que se les inyectan células de cáncer humano para que sufran tumores humanizados. La otra forma es estudiar el cáncer en dos dimensiones, es decir, disponiendo una capa de células de cáncer en una placa de cultivo para recrear el ambiente en el que se desarrolla un tumor.
Es lo que los científicos llaman un estudio in vitro, literalmente en vidrio y, por lo tanto, fuera de un organismo vivo. Sin un andamiaje que se parezca al tejido real, las células del cáncer son incapaces de amontonarse y crecer hasta formar un tumor. Esto, dice el equipo de Rui Yao, supone una limitación, ya que esa fina capa de células no representa fielmente la compleja estructura tridimensional de un tumor real. Su trabajo da el salto hacia un modelo del cáncer también in vitro, pero ya en tres dimensiones.
La tecnología para generarlo permite controlar la cantidad de células y su distribución en el tumor final, que es, según sus creadores, es una representación mucho más fiel del ambiente en el que prolifera el cáncer. El trabajo sigue la estela de hitos anteriores, como la impresión en 3D de fragmentos de hígado o hueso.
El equipo ha comparado las propiedades de tumores bidimensionales con la de su tumor impreso, cuya estructura inicial tiene unos 10 milímetros de largo. Los resultados muestran que 90% de las células impresas sobreviven y comienzan a unirse formando estructuras esféricas, explica Rui Yao. Estos tumores impresos muestran una mayor resistencia a fármacos antitumorales que los cultivos bidimensionales. Esta misma resistencia, dice Rui Yao, se ha observado cuando un nuevo fármaco probado solo en cultivos de células in vitro se administra a un tumor real.
Cuando tengamos un mejor conocimiento de esta tecnología, nuestro objetivo es fabricar modelos tumorales in vitro que se comporten como tumores naturales y así estudiar el desarrollo del cáncer, la metástasis y también probar la eficacia de nuevos medicamentos para los pacientes”, dice Rui Yao,
El trabajo es aún preliminar y tan novedoso que ni siquiera expertos en investigación del cáncer habían oído hablar de los tumores impresos. Es el caso de Thomas Graf, investigador ICREA en el Centro de Regulación Genómica de Barcelona. Graf advierte de que el trabajo ha sido publicado en una revista que no es una de las más conocidas en el campo. No obstante reconoce el posible potencial de esta técnica.
Este puede ser un avance tecnológico que acabe siendo materializado y usado en investigación”, señala. Graf destaca que ya hay varios equipos en el mundo realizando modelos del cáncer en 3D y también órganos en miniatura que “resultan ser modelos muchos más fieles del cáncer real”, destaca, aunque no usan impresoras para crearlos.
Rui Yao señala que la impresión en 3D de células es “efectiva en cuanto a su costo y fácil de realizar”. El equipo chino quiere ahora comenzar a trabajar con biólogos y patólogos para que usen sus tumores en 3D. Un paso importante será comparar hasta dónde los tumores impresos se comportan como los naturales para saber así si tienen igual o mayor validez que las técnicas convencionales.
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