Imprimir órganos humanos: aplicaciones de la bioimpresión 3D

Las posibilidades que han introducido las impresoras 3D fueron aprovechadas en primera instancia por los campos del diseño industrial, la ingeniería y la arquitectura. Sin embargo, el gran desarrollo de éstas y de tecnologías asociadas han conllevado su implementación en el campo de la salud, donde desde hace unos años ya son utilizadas asiduamente para determinadas tareas y en el que, a corto, medio y largo plazo, abren un sinfín de puertas, la más fascinante de las cuáles es la de crear órganos artificiales capaces de sustituir a los órganos humanos en caso de enfermedades que requieran de trasplante.

Réplicas impresas para preparar operaciones complicadas

Con toda seguridad, el ámbito de la salud en el que a día de hoy más y mejor están contribuyendo las impresoras 3D al trabajo de los profesionales y para el beneficio de los pacientes es en el de la generación de réplicas exactas de órganos humanos y estructuras óseas que permiten la planificación de las operaciones. Una especie de operación antes de la operación que a los cirujanos les permite ponerse en situación con réplicas muy realistas antes de entrar al quirófano, como si de un entrenamiento se tratara, para enfrentarse posteriormente a cirugías muy complejas y en las que existen muchos riesgos para los pacientes, que de esta manera y gracias a la práctica pueden verse reducidos.

 La generación de réplicas exactas de órganos humanos y estructuras óseas impresas en 3D permiten a los cirujanos ponerse en situación y planificar delicadas operaciones

En España, muchos hospitales ya usan esta tecnología, aunque seguramente el caso más sonado hasta la fecha fue el del joven americano de 15 años Parker Turchan, que fue diagnosticado de angiofibroma nasofaríngeo, un tumor raro, de baja prevalencia, que se había desarrollado muy cerca de los nervios encargados de la visión y del movimiento de los ojos. Los doctores del Mott Children’s Hospital, de la Universidad de Michigan (EE.UU.), imprimieron una réplica en 3D del cráneo del joven, lo que les permitió preparar previamente la operación quirúrgica, que finalmente fue un éxito.

Otro campo en el que también se está sacando partido a la impresión 3D es el de la cirugía maxilofacial, donde se están desarrollando implantes y reconstruyendo deformidades faciales gracias a esta nueva tecnología, que permite un nivel de exactitud casi milimétrico en las reconstrucciones mandibulares.

Cómo se imprimen los órganos en 3D

Hasta la fecha, la impresión de prótesis y réplicas de órganos para la puesta en situación de los doctores antes de afrontar una operación se realizaba con materiales cerámicos, plástico o titanio. La impresora 3D va produciendo las distintas capas del modelo, que se van pegando con un gel que funciona a modo de pegamento y que luego se retira.

En el caso de los órganos que deben servir para trasplantar órganos humanos se están utilizando células madre humanas a modo de una tinta biológica. Con esta tinta existen actualmente dos alternativas. Una técnica que sería similar a la ya mencionada de las prótesis. Y otra en la que las células de la tinta colonizan una estructura biodegradable con la forma del órgano que se quiere conseguir. La estructura, una vez colonizada por las células, se desintegra, dejando el órgano listo para su uso.

El reto de la impresión de órganos humanos

Sin lugar a dudas, el ámbito más fascinante y a la vez más esperanzador para la salud humana de la utilización de las técnicas introducidas por las impresoras 3D es el de la impresión de órganos que sean capaces de sustituir a los órganos humanos cuando una enfermedad o la necesidad de un trasplante así lo requieran. Sin embargo, el problema con el que se han encontrado hasta la fecha es que el órgano creado que se implanta en el paciente no cuenta con el tiempo suficiente para vascularizar en el organismo y muere.

Hoy en día ya hay varias investigaciones de bioingeniería que estudian cómo lograr esa vascularización del órgano sintético. De una de las más relevantes se hizo eco la prestigiosa revista científica Nature Biotechnology. En ella, científicos del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa (EE.UU.), puntero en este ámbito, a través de un sistema de microcanales, han sido capaces de mantener vivas a las células y de permitir la formación más rápida de nervios y vasos sanguíneos que logran que el órgano implantado sobreviva y responda correctamente.

Conseguir la impresión y la funcionalidad de órganos artíficiales complejos como el corazón, el hígado o el riñón podría demorarse aún entre dos y tres décadas

En el caso de este estudio, y utilizando esta nueva técnica de impresión 3D, los investigadores implantaron una oreja reconstruida en ratones, que varias semanas después sobrevivía y mostraba muy buenas señales de vascularización. Ya hay estudios de laboratorio que están haciendo lo propio con otros órganos como riñones, pulmones, ovarios o huesos.

En lo referente a la aplicación en humanos de esta nueva tecnología, un grupo de científicos españoles ya ha logrado crear una bioimpresora 3D con capacidad para crear piel humana, tanto para ser trasplantada a pacientes como para ser utilizada a la hora de testar productos químicos, farmacéuticos o cosméticos. El reto pasa ahora por diseñar órganos de mayor complejidad, como un corazón, un hígado o un riñón, algo que según los expertos podría demorarse aún entre dos o tres décadas. Lo que hace no tanto parecía ciencia ficción, hoy está ya al alcance de nuestras manos.