Las férulas a implantar en los tres niños se diseñaron digitalmente antes de imprimirlas. / Morrison et al., Science Translational Medicine
"Kaiba, Garret e Ian apenas juntaban dos años entre los tres cuando una impresora
les salvó la vida. Los pequeños nacieron con una rara y grave anomalía
en las vías respiratorias. Para sacarlos adelante, tuvieron que abrirles
la tráquea y meterles un tubo por el que podían respirar gracias a un
ventilador mecánico.
Sus pocos meses de vida los pasaban en una unidad
de cuidados intensivos (UCI). Tres años después, los niños ya están en
casa. Todo gracias a una férula impresa que creció con ellos hasta que
sus diminutos bronquios fueron lo bastante fuertes como para que el
implante se disolviera por si solo.
Con una impresora 3D se puede imprimir casi de todo, desde coches hasta una miniatura de la torre Eiffel.
Con un programa de diseño por ordenador, la fabricación por capas
ofrece la posibilidad de personalizar casi cualquier cosa, un aspecto
que la hace muy interesante para la medicina. Ya se imprimen huesos,
prótesis dentales, cartílagos...
Pero, con los niños hay problema:
crecen muy deprisa. Para ellos se necesitan objetos que, una vez
impresos, puedan cambiar con el tiempo y adaptarse a su crecimiento. Es
la cuarta dimensión o impresión 4D.
Con este enfoque, un grupo de expertos estadounidenses liderados por el profesor de otorrinolaringología pediátrica de la Universidad de Michigan
(EE UU), Glenn Green, ha estado ensayando implantes con biomateriales
hechos con una impresora 3D.
Eligieron un poliéster que tiene la
particularidad de que se degrada con el paso del tiempo hasta que el
organismo lo absorbe y acaba expulsando. Los investigadores lo probaron
con ratas y cerdos, pero ellos creían que la impresión 4D podría servir
para mucho más. Podría salvar la vida a niños.
Green y sus colegas consiguieron que la FDA, la agencia federal de EE
UU que regula y vigila medicamentos y dispositivos médicos, autorizara
una excepción a la norma para poder ensayar sus ideas con un grupo de
niños. Los pequeños habían nacido con traqueobroncomalacia, una anomalía
en los bronquios que se los cierra cada vez que respiran. De los 30 que
localizaron por todo el país, seleccionaron a tres cuya vida corría
mayor peligro.
"Es difícil transmitir lo enfermos que estaban estos niños. Los tres
habían estado en la UCI durante meses. En ese tiempo, necesitaban de una
fuerte sedación, narcóticos y paralizantes", recuerda Green. A los tres
les hicieron una traqueostomía en el cuello para colocarles un tubo
para respirar con ventiladores artificiales.
"Aún así sufrían continuos
episodios que requerían maniobras de resucitación", añade el doctor
Green que, al igual que sus compañeros de aventura, ha invertido buena
parte de su dinero en comprobar la eficacia de la impresión 4D para
tratar a niños enfermos.
El pequeño Kaiba tenía solo tres meses cuando le hicieron el
implante. Como los otros dos, no salía de la UCI desde que nació y tenía
un sinfín de problemas asociados a su enfermedad, desde alteración de
la ratio de oxígeno inhalado dióxido de carbono exhalado hasta
inflamación pulmonar o alteración de su metabolismo. Por lo que fuera,
las paredes internas de sus bronquios colapsaban cuando espiraba,
cerrando los conductos.
Lo que hicieron los investigadores fue escanear su tráquea para tener
una imagen en tres dimensiones del problema. Con esa información
pudieron diseñar la férula con las dimensiones necesarias para su caso
concreto.
En sus trabajos previos con animales, los médicos habían
comprobado que el poliéster utilizado, la policaprolactona,
mantiene sus propiedades durante unos 16 meses. Después de ese tiempo,
va reduciendo su peso molecular, los enlaces entre moléculas se van
debilitando y, poco a poco, se degrada.
Esa degradación a lo largo del tiempo viene que ni pintada a los
niños con traqueobroncomalacia. Afección capaz de matarlos, el riesgo va
desapareciendo a medida que el pequeño crece. A partir de los tres
años, los bronquios han recuperado su fuerza y son capaces de hacer su
trabajo por si solos. Así que solo se trata de aguantar ese tiempo.
El problema es que, tal y como explican en la revista Science Translational Medicine,
no hay datos sobre el ritmo de crecimiento de los bronquios en los
niños de tan corta edad. Por eso necesitaban un material que creciera
con ellos. Y es otra propiedad de la férula que imprimieron. Agarrada a
las paredes exteriores de cada bronquio con sutura, el material siguió
la llamada ley cuadrático-cúbica, adaptando su forma y ampliando su volumen a medida que las vías respiratorias se iban agrandando.
A las tres semanas del implante, Kaiba se libró del ventilador mecánico y
pudo volver a casa. Durante una serie de revisiones, los médicos fueron
comprobando cómo el poliéster primero crecía con los bronquios para,
después, ir desapareciendo. Hoy, con tres años y medio, Kaiba no sufre
de traqueobroncomalacia y la férula hace tiempo que se fue por el
retrete.
"El proceso de fabricación de la férula muestra el poder de la
combinación entre un diseño digital específico para cada paciente y la
impresión 3D, la capacidad para crear dispositivos personalizados o,
incluso, desarrollar objetos completamente nuevos para una necesidad
concreta", comenta el profesor de ingeniería biomédica de la Universidad
de Michigan y responsable de la creación del implante, el doctor Scott
Hollister.
Además, el diseño digital y la impresión 4D de biomateriales es
cuestión de días, como demuestra el caso de Garret, que apenas tenía 16
meses cuando le hicieron el implante. En su caso, tenía afectados los
dos bronquios, por lo que necesitó dos férulas.
"Las dos tenían que ser
colocadas en un pequeño espacio donde la tráquea y los bronquios se
unen. Para este paciente, nos reunimos un miércoles, modificamos el
programa y creamos el diseño el jueves e imprimimos las férulas el
viernes para implantarlas la siguiente semana. Del desarrollo de un
nuevo dispositivo hasta tener una férula implantable nos llevó tres
días", explica Hollister.
Con Kaiba habiendo cumplido su sueño de ver en persona a Mickey
Mouse, con Garret, el caso más complicado, que solo tiene que conectarse
al ventilador cuando se va a cama, o incluso con el pequeño Ian, que
acaba de cumplir un año desde el implante, los investigadores creen que
su historia puede ser solo el principio de algo más grande.
"El potencial de la impresión 3D de material médico para mejorar la
personalización y los resultados para el paciente es evidente, pero su
implementación en la práctica médica se enfrenta a grandes barreras",
escriben los autores en las conclusiones de su trabajo. Una es la
regulación existente, que aún tiene que adaptarse a esta nueva
tecnología.
Pero hay otro factor y no es otro que "la falta de interés
económico de la industria", aclaran. Enfermedades tan raras como la
traqueobroncomalacia, que afecta a 1 de cada 2.500 niños, no interesan
demasiado a los fabricantes. Para pequeños como Kaiba, Garret e Ian,
solo la impresión 3D puede ser la solución. " (
Miguel Ángel Criado
, El País, 29 ABR 2015)
No hay comentarios:
Publicar un comentario