Desarrollo y comercialización de la impresión 3D en medicina

Información clave:

• En la actualidad, hay casi 2 000 personas en Polonia a la espera de un trasplante de órganos.
• Coraz częściej w środkach masowego przekazu padają informacje o innowacjach w drukowaniu narządów 3D.
• La ingeniería de tejidos es un campo de la ciencia que trata de la aplicación de conocimientos médicos e ingeniería de materiales para producir sustitutos de órganos y tejidos dañados.
• Inżynieria tkankowa jest dziedziną, która rozwija się w dynamicznym tempie, poprzez wprowadzanie licznych innowacyjnych technologii.
• Wszczepienie w pełni funkcjonujących wydrukowanych narządów do ciała człowieka byłoby prawdziwą rewolucją w świecie medycyny, na którą niestety musimy poczekać najpewniej co najmniej parę lat.
• En marzo de 2019, los medios de comunicación se hacían eco del gran éxito de los polacos, que consiguieron imprimir el primer prototipo de páncreas totalmente funcional.
• Stworzenie odpowiednich warunków przypominających ludzki organizm w bioreaktorze, temat druku 3D nadal pozostaje tematem przyszłości.
• Wszystko, co jest wszczepiane w ludzki organizm, musi być wytworzone na certyfikowanych urządzeniach, zgodnych z normami medycznymi.
• La ingeniería de tejidos es un campo que resuelve muchos problemas médicos.

Más detalles a continuación.

En la actualidad, hay casi 2 000 personas en Polonia a la espera de un trasplante de órganos. De ellos, al menos unas decenas de personas - con carácter de urgencia. Hasta hace poco, la única solución posible para mejorar la calidad de la salud de este grupo de población era obtener órganos de un donante potencial. Sin embargo, cada vez hay más cobertura mediática de las innovaciones en impresión 3D de órganos. ¿Hasta qué punto está avanzado el mercado de la impresión médica en 3D y será la impresión de órganos algo obvio en el futuro? ¿O se verán órganos creados con esta técnica en las estanterías de las tiendas?

Ingeniería de tejidos: ¿qué es realmente?

La ingeniería de tejidos es un campo de la ciencia que trata de la aplicación de conocimientos médicos e ingeniería de materiales para producir sustitutos de órganos y tejidos dañados. Los primeros intentos de reparar defectos corporales se remontan a la época de los antiguos egipcios, que creían en la vida después de la muerte y se preocupaban mucho por la integridad del cuerpo. Las investigaciones arqueológicas han demostrado que ya entonces se utilizaban prótesis dentales, por ejemplo. Sin embargo, el término ingeniería de tejidos no se acuñó hasta 1988 en una reunión de la National Science Foundation. En la década de 1990 se produjo un auge de la investigación para desarrollar sustitutos para casi todos los órganos y se introdujeron numerosas innovaciones, un hito para el mercado de la impresión médica en 3D.

Proceso de impresión

Aby zacząć proces biodruku narządu lekarze zwykle zaczynają od biopsji – pobrania części narządu lub usuwania niewielkiego kawałku tkanki. Dzięki temu możliwe jest rozdzielenie komórek i hodowanie ich poza organizmem człowieka. Rozwój komórek ma miejsce wewnątrz specjalnego, sterylnego inkubatora lub bioreaktora, które swoimi warunkami przypominają wewnętrzną temperaturę i natlenienie ludzkiego ciała. Następnie komórki pozostają zmieszane z biotuszem, którego niekomórkowa część może być wykonana w laboratorium. Biomateriały używane przy procesie drukowania muszą być nietoksyczne, biodegradowalne i biokompatybilne, w celu uniknięcia negatywnej reakcji organizmu.

W następnym etapie lekarze wkładają biotusz do komory drukującej. Drukarki są zaprogramowane w ten sposób, że zawierają dane obrazowe pacjenta pochodzące ze zdjęć rentgenowskich i skanów. Dzięki temu możliwe jest stworzenie tkanek o spersonalizowanych właściwościach. Długość procesu drukowania zależy od wielu czynników, na przykład od rodzaju drukowanego narządu czy tkanki. Zazwyczaj jednak trwa on od kilku do kilkunastu godzin.

Kiedy narządy zostają pobrane od dawcy, konieczne jest natychmiastowe umieszczenie ich w bioreaktorze, ponieważ w innym przypadku komórki umrą. Ponadto, konieczna jest perfuzja narządu, polegająca na dostarczeniu mu płynu (zwykle krwi lub jej substytutu). W przypadku druku organów istnieje wiele kwestii i wyzwań, które muszą być wykonane, aby wydrukowany organ funkcjonował jak prawdziwy, ludzki narząd w ciele. Po wszczepieniu pacjentowi wydrukowanego narządu będzie on z czasem ulegał degradacji. Część osób może pomyśleć, że wtedy tkanka się rozpadnie. Nic bardziej mylnego! Komórki wyczuwają wówczas, że most ustępuje i nie mają już stabilnego oparcia. Tworzą one wtedy swój własny klej oraz most – tak jak robią to w każdym organizmie ludzkim.

¿En qué nivel de sofisticación nos encontramos en materia de bioimpresión?

A pesar de que la ingeniería de tejidos es un campo que se está desarrollando a gran velocidad gracias a la introducción de numerosas tecnologías innovadoras, la implantación de órganos impresos plenamente funcionales en el cuerpo humano supondría una auténtica revolución en el mundo de la medicina, para la que por desgracia probablemente tendremos que esperar al menos unos años. Sin embargo, una vez que el público haya llegado a esta fase, la comercialización de la bioimpresión no debería ser un problema.

Na całym świecie zapotrzebowanie na przeszczep organów jest ogromne. Powoduje to ciągły wzrost liczby innowacji, badań i prac nad drukiem narządów. Osoby, którym uda się doczekać przeszczepu, muszą przez resztę swojego życia przyjmować specjalne leki immunosupresyjne, w celu zapobiegania odrzucenia organu. W przypadku drukowania sytuacja wyglądałaby zupełnie inaczej. Zapewniłoby ono wystarczającą liczbę tkanek do przeszczepu, które byłyby drukowane z komórek pacjenta – a więc ryzyko odrzucenia będzie znacznie mniejsze.

Éxito de Polonia en impresión 3D

En marzo de 2019, los medios de comunicación se hacían eco del gran éxito de los polacos, que consiguieron imprimir el primer prototipo de páncreas totalmente funcional. Zespół pod kierownictwem dr hab. med. Michała Wszoły zaraz po wydrukowaniu narządu rozpoczął jego testy na zwierzętach. Wyniki badań były bardzo obiecujące, a materiał, z którego wykonana była trzustka, okazał się zupełnie nietoksyczny. Organ był sprawny, przez co zespół przygotowuje się do przeprowadzenia kolejnych badań, które finalnie pozwolą rozwinąć opracowaną technologię na tyle, aby możliwe było przeprowadzenie kolejnych badań z udziałem ludzkiego organizmu. Sin embargo, debido a una serie de dificultades y requisitos para la impresión, como la creación de las condiciones adecuadas similares a las humanas en un biorreactor, el tema de la impresión 3D sigue siendo el tema del futuro. Crear un órgano totalmente funcional y listo para ser implantado en el cuerpo humano es problemático y requiere mucha investigación y pruebas.

¿Es posible imprimir órganos en casa en el futuro?

Todas las impresiones biológicas deben realizarse en bioimpresoras 3D especiales. Aunque uno mismo puede crear una impresora de este tipo (que, según investigadores de la Universidad Carnegie Mellon, puede construirse por tan solo 500 dólares), sigue teniendo que cumplir una serie de requisitos y normas, ya que para imprimir un órgano se necesitan células vivas que deben mantenerse en las condiciones adecuadas, lo cual no es fácil de conseguir.

Además, todo lo que se implanta en el cuerpo humano debe fabricarse en dispositivos certificados que cumplan las normas médicas. Por tanto, aunque construyamos la bioimpresora nosotros mismos, no estará certificada y, por lo tanto, no será posible bioimprimir en casa. El material producido debe ser biocompatible, de lo contrario podría causar efectos indeseables en el cuerpo humano.

Bioimpresión cerebral

Investigadores de la Universidad de Montreal, la Universidad Federal de Santa Catarina y la Universidad Concordia han anunciado que han logrado imprimir células cerebrales vivas de ratones mediante tecnología de bioimpresión. La gran mayoría de las neuronas seguían vivas dos días después de su impresión. Se han realizado varios estudios para determinar las capacidades de las células, lo que podría ayudar significativamente al desarrollo de este mercado.

Sin embargo, a pesar de los numerosos avances en este campo, los sustitutos celulares y la impresión totalmente
de un cerebro en funcionamiento sigue siendo una cuestión de futuro. Necesitamos mucha investigación, pruebas, tiempo y apoyo financiero para que la bioimpresión pueda comercializarse.

El éxito, cada vez más cerca

La ingeniería de tejidos es un campo que resuelve muchos problemas médicos. Sin embargo, a pesar de las numerosas innovaciones y estudios, aún tenemos que esperar para que este mercado se desarrolle y la implantación de órganos creados con la bioimpresora se convierta en la norma. Los esfuerzos conjuntos de médicos y científicos arrojan resultados cada vez más prometedores, y en los medios de comunicación podemos oír hablar de nuevos éxitos en trasplantes con esta tecnología. El desarrollo de este campo es extremadamente importante y podría revolucionar por completo el mundo de la medicina, salvando así muchas vidas.