La impresión en 3D de materiales y objetos puede tener muchísimas aplicaciones en biomedicina. Se han impreso desde parches de piel y dientes hasta órganos mucho más complejos. Las aplicaciones que eso puede tener en el futuro, incluso en parte ya en el presente, son inconmensurables simplemente con poder imprimir todos esos órganos y tejidos en un laboratorio. Sin embargo, un equipo de científicos de Caltech ha ido un paso más allá, imprimiendo materiales a demanda directamente dentro del cuerpo. Lo han hecho en ratones y conejos, por lo que habrá que esperar a ver si puede hacerse en humanos; pero, de momento, los resultados son fascinantes.
Es cierto que no es la primera vez que se lleva a cabo la impresión en 3D dentro del cuerpo. Sin embargo, hay una gran diferencia, ya que antes se hacía con radiación infrarroja, que no puede llegar a capas profundas, de modo que el proceso tenía lugar justo debajo de la piel. Estos científicos lo han hecho con ultrasonidos, que permiten llegar a puntos mucho más profundos, como los músculos y órganos.
Como resultado, las aplicaciones de este procedimiento son muchísimas, desde impresión de tejidos lesionados justo donde son necesarios hasta dispensación de fármacos contra el cáncer, pasando por el cableado para dispositivos como el marcapasos.
Impresión en 3D directamente donde hace falta
Estos científicos han logrado realizar la impresión en 3D directamente dentro del cuerpo de ratones y conejos, simplemente inyectando la biotinta.
Esta contiene ingredientes variables, que dependen del material que se vaya a imprimir, pero también dos componentes que deben estar siempre presentes. Por un lado, las cadenas de polímeros que actúan como materia prima. Y, por otro, agentes reticulantes. Estos son agentes cuya función es generar enlaces químicos entre átomos de moléculas lineales. Así, se obtienen moléculas tridimensionales con nuevas funciones.
Si todo esto se inyectase directamente, los agentes reticulantes comenzarían a ensamblar los polímeros para dar lugar al biomaterial directamente. Esto no es conveniente, pues se necesita en una parte concreta del organismo. Por eso, los agentes reticulantes van empaquetados en liposomas, una especie de cápsulas lipídicas que solo se rompen cuando la temperatura se eleva a unos 41’7 ºC.
Salvo en caso de fiebre extrema, el organismo humano, como el de los modelos animales que se usaron, no suele llegar a esa temperatura. Por eso, los liposomas se mantienen cerrados hasta que se aplica calor artificialmente. Esa, justamente, es la función de los ultrasonidos.
Un sinfín de aplicaciones
Mediante un control muy preciso del haz de ultrasonidos, estos científicos lograron la impresión en 3D de materiales con formas complejas, como de estrella o lágrima. Además, consiguieron que se hiciese justo en el lugar deseado.
De hecho, lo vieron gracias a otro procedimiento muy inteligente. Y es que emplearon pequeñas vesículas gaseosas que cambian su contraste cuando se exponen a las reacciones químicas con las que los agentes reticulantes empiezan a ensamblar las piezas. Luego, dichas señales son recogidas por el propio ultrasonido.
Así se podía observar si los liposomas se habían abierto en el lugar adecuado en el momento adecuado y, por supuesto, también si habían funcionado adecuadamente.
Dado su buen funcionamiento, los científicos esperan que pueda tener muchas aplicaciones, especialmente las citadas con anterioridad. Pero sobre todo tienen muchas expectativas en la administración precisa de fármacos contra el cáncer. De hecho, ya han llevado a cabo una prueba en cultivos de células humanas con cáncer de vejiga. Al administrarles la biotinta, que en este caso traía encapsulado un fármaco llamado doxorubicina, este se liberó lentamente durante unos días. Si se replicase el resultado en pacientes, se necesitarían menos dosis de quimioterapia y se disminuirán los efectos secundarios.
Al menos en los modelos usados, no es tóxico
Otro dato importante que se ha visto en animales es que esta biotinta no es tóxica. Por eso, la impresión en 3D se puede llevar a cabo de forma segura. ¿Lo será también en humanos? Tendremos que esperar para saberlo, pero está claro que este tipo de técnicas tendrán un papel importante en el futuro.