Esta nueva técnica basada en ultrasonidos promete insertar prótesis, tratar enfermedades cardiacas o reparar huesos sin tener que hacer incisiones en el cuerpo
Una estructura de sonotinta solidificada (rojo) impresa en el interior de un modelo de corazón. (Duke University-Harvard Medical School)
Por
Omar Kardoudi11/12/2023
Un equipo de científicos de las universidades estadounidenses de Duke y Harvard han desarrollado una nueva técnica que permite tratamientos quirúrgicos no invasivos para operaciones que van desde la reconstrucción de huesos a la reparación de válvulas cardiacas dañadas.
Esta nueva forma de cirugía, basada en la impresión 3D, utiliza biogeles que reaccionan a las ondas sonoras y permiten crear nuevas estructuras en el interior del cuerpo a una profundidad que no se había logrado hasta ahora. Los resultados de este estudio se han publicado recientemente en la revista Science.
«Como podemos imprimir a través del tejido, esto permite muchas potenciales aplicaciones en cirugía y terapia que tradicionalmente implican métodos muy invasivos y dañinos», asegura Junjie Yao, profesor asociado de Ingeniería Biomédica en Duke. «Este trabajo abre una nueva vía apasionante en el mundo de la impresión 3D y estamos entusiasmados por explorar juntos el potencial de esta herramienta».
Cómo funciona
Las impresoras 3D ya se usan habitualmente para crear dispositivos médicos como los componentes electrónicos de los implantes, tejidos que ayudan a la cicatrización de heridas o incluso la fabricación de órganos humanos para trasplantes. La impresión en 3D más común consiste en ir construyendo los objetos a base de añadir sucesivas capas de tinta (generalmente un material viscoso) que se endurece con el paso del tiempo.
Hay otros métodos que consiguen los mismos resultados sin necesidad de contacto directo. La impresión volumétrica usa haces de luz a través de un recipiente transparente para moldear una resina gelatinosa fotosensible que hay en su interior y esculpir la forma deseada. En este método de impresión 3D, no hay contacto directo con el material, pero la necesidad de usar un contenedor transparente para permitir el paso de la luz evita que se pueda usar a través de la piel para fines médicos.
(En inglés)
Sin embargo, el nuevo método de impresión 3D creado por los investigadores de Duke y Harvard ha conseguido solventar este problema. La nueva técnica —llamada impresión volumétrica acústica de penetración profunda o DAVP, en sus siglas en inglés— está basada en el sonido. En lugar de una resina fotosensible, utiliza una tinta biocompatible (sono-ink) que se calienta y luego se solidifica al absorber los pulsos de ultrasonidos.
«La DVAP se basa en el efecto sonotérmico, que se produce cuando las ondas sonoras se absorben y aumentan la temperatura para endurecer nuestra tinta», explica Yao. «Las ondas ultrasónicas pueden penetrar más de 100 veces más que la luz sin dejar de estar confinadas espacialmente, por lo que podemos llegar a tejidos, huesos y órganos con gran precisión espacial que no se han podido alcanzar con métodos de impresión basados en la luz».
Reparar tejidos sin tocarlos
Estas estructuras se pueden construir en distintas formas. Desde la hexagonal que imita la dureza del hueso hasta una burbuja de hidrogel que puede colocarse sobre un órgano, dicen los investigadores. Además, dependiendo de su uso final, la tinta se puede formular para que dure largos periodos de tiempo o sea biodegradable y desaparezca rápidamente.
«La tinta en sí es un líquido viscoso, por lo que se puede inyectar en una zona determinada con bastante facilidad y, a medida que se mueve la sonda de impresión por ultrasonidos, los materiales de la tinta se unen y se endurecen», explica Junjie Zhang, profesor asociado de la Facultad de Medicina de Harvard y el otro autor del estudio. «Una vez hecho esto, se puede retirar con una jeringuilla cualquier resto de tinta que no se haya solidificado».
Así funciona la impresión de tejidos DAVP. (Duke University-Harvard Medical School)
Los investigadores han empleado la DAVP con éxito en distintas pruebas de laboratorio. Esta técnica ha servido para sellar una sección del corazón de una cabra, como se hace habitualmente para tratar la fibrilación auricular no valvular, para reparar un defecto óseo en la pata de un pollo y para imprimir hidrogeles dispensadores de fármacos de quimioterapia dentro de tejido del hígado.
«Todavía estamos lejos de llevar esta herramienta a la clínica, pero estas pruebas reafirmaron el potencial de esta tecnología«, dice Zhang. «Estamos muy ilusionados por ver a dónde puede llegar a partir de ahora».
27/05/2024
