altabas - IES Sierra de San Quílez

El futuro de la impresión 3D:
órganos humanos.
Autores:
Ana Altabás Gil
Profesor:
Manuel Buil Trigo
Colegio:
IES Sierra de San Quílez
Curso:
2º Bachillerato
Area Temática:
Ciencia-Tecnología
Concurso Reporteros en la Red 2014-2015
La ficción supera a la realidad en
el mundo en que vivimos.
Imagine un mundo con una
medicina personalizada. Un mundo
en el que los órganos puedan
sustituirse como las piezas de un
vehículo. Un mundo sin listas de
espera ni problemas de rechazo.
Imagine una sanidad en la que el
médico, ante el más mínimo fallo o
indicio, le proporcione un órgano de
recambio en cuestión de días, de
modo que las enfermedades no
lleguen a mayores, quizás ni
siquiera comiencen a desarrollarse,
y
no
sean
necesarios
los
tratamientos inmunosupresores de
por vida.
Puede sonar a ciencia ficción, pero
estamos a las puertas de un avance
médico
histórico. Un
avance
biotecnológico que comenzó siendo
una simple mejora de un periférico
de uso cotidiano: las impresoras en
3D.
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ya es una realidad y surgió de la
alianza entre Autodesk, la empresa
de desarrollo de software para
modelado 3D más importante del
mundo, con Organovo, firma líder
en biotecnología.
La idea es aplicar la impresión 3D a
un serio problema como es el
trasplante de órganos y la constante
escasez de los mismos. Una forma
de fusionar la ciencia y la ingeniería
de tejidos para hacer órganos
personalizados
que
estén
disponibles en el momento de
utilizarlos y adaptados al cuerpo de
cada paciente concreto. Así,
utilizando
células
del
propio
individuo estos órganos podrían
implantarse sin ser considerado un
agente extraño por el organismo y
por lo tanto sin rechazo.
¿Nos encontramos ante una posible
solución para dos problemas que
día a día martirizan a médicos y
pacientes?
Lejos quedan ya los lentos y
aparatosos cultivos de tejidos, las
interminables investigaciones por
ensayo y error. Empieza una nueva
era en el campo de la medicina.
Un área nueva y emocionante en
la medicina.
Basándonos en el principio de una
impresora 2D de uso doméstico,
imaginemos que en vez de palabras
la maquina puede leer un objeto e ir
disponiendo capas sucesivas de
diversos materiales, entre los que
pueden encontrarse biomateriales
para así crear casi cualquier forma
que pueda diseñarse en un
ordenador. Este proyecto innovador
Imagen 1: simulación futuros objetivos
de la Bio-impresión.
Hoy en día no se puede hablar de
fabricación de órganos complejos
pero sí de tejidos más pequeños
como vasos sanguíneos a partir de
células madre del tejido adiposo de
un paciente, lo que es un avance.
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¿En qué
impresión?
consiste
la
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Bio-
Este proceso innovador consiste en
diseñar la forma virtual del tejido
que se quiere imprimir pudiendo
optar entre un hidrogel o distintos
tipos de células para la construcción
del tejido.
El requisito más importante a la
hora de llevar a cabo el proyecto es
la materia prima, es decir, la tinta
biológica para la impresora. En un
cartucho
se
guardan
células
cultivadas en laboratorio y en otro
cartucho las pequeñas bolas que
conforman el material de base.
En la actualidad contamos con dos
técnicas diferenciadas para la
impresión de órganos. La técnica
más desarrollada consiste en la
fabricación de unos andamios de
polímeros biocompatibles con el
cuerpo humano que se siembran de
células en un biorreactor, dando
lugar a los tejidos y órganos
requeridos. La otra técnica, más
compleja, consiste en la impresión
de los órganos capa a capa gracias
a una sujeción llamada biopapel.
Tanto el andamiaje como el
biopapel se degradan para no
ocasionar
problemas
en
el
organismo receptor.
¿Cómo se
impresión?
lleva
a
cabo
la
El principio de la bioimpresora
consiste, pues, en crear láminas de
biopapel que van a acoger las
células hechas de gelatina o
propiamente las células vivas del
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paciente
y
así
mantener
temporalmente el tejido en posición.
Luego imprime el grupo de células
sobre el biopapel gota a gota.
Cada gota de biotinta mide
alrededor de 250 micras de ancho.
En esta labor la precisión es
esencial, debiéndose ubicar las
células en el lugar exacto y a partir
de ahí, permitir que éstas hagan lo
que mejor saben hacer: replicarse y
generar tejidos bajo las condiciones
de cultivo precisas. Todo ejecutado
con la exactitud de un proceso
automático de ordenador.
Imagen 2: Bio-impresora 3D manejada a
través de un dispositivo electrónico.
Y aquí están los primeros logros.
Organovo consiguió imprimir tejidos
hepáticos en tan solo 45 minutos.
Las células necesitaron otros dos
días para crecer y madurar. Al cabo
de cuarenta días presentaban una
actividad normal y respondían de
manera fisiológica a determinados
fármacos. ¡El proyecto iba cogiendo
forma!
Sin embargo, contar con un cultivo
hepático tridimensional no es lo
mismo que construir verdaderos
órganos mediante impresión 3D.
Para lograr realmente un órgano
funcional, sería necesario acoplar
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estructuras similares a vasos
sanguíneos,
que
pudieran
garantizar el riego que recibe
cualquier órgano de manera natural
para recibir oxígeno y nutrientes y
expulsar desechos.
Imagen 3: Bio-impresora 3D en
producción.
Y también es algo que se ha
conseguido. Científicos de las
universidades de Harvard, Stanford,
Sídney y el Instituto Tecnológico de
Massachusetts
(MIT)
han
desarrollado una técnica que
permite recrear, a través de una
impresora de código abierto con un
extrusor diseñado al efecto y un
software de control, todo el sistema
vascular del organismo en 3D. Pero,
¿Cómo lo lograron?
El primer paso lo dio un grupo de
científicos de la Universidad de
Pennsylvania, quienes consiguieron
imprimir una arteria funcional. A
partir de ahí se ha construido una
red sanguínea a base de una malla
de fibras recubiertas de células
endoteliales y una matriz de
proteínas que se endurece con la
luz, de modo que cuando adquieren
la suficiente consistencia las fibras
pueden extraerse dejando tras de sí
una red de venas y arterias
funcionales que actúan como matriz
y se recubren con células madre del
paciente.
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Avanzando paso a paso.
Posteriormente, investigadores de la
Universidad Huazhong, China, han
conseguido desarrollar una técnica
con la cual son capaces de imprimir
el 90% de las células vivas que
conforman un riñón, incluyendo la
red de vasos sanguíneos, y
consiguiendo así un correcto
funcionamiento del órgano.
Según afirma el responsable de la
investigación, Xu Mingen, la técnica
no es la tradicional. Aquí, los
científicos debieron realizar primero
cultivos y obtener muestras de
tejidos de riñones humanos, de
forma que estas células en
combinación con un hidrogel, se
utilizan como base para luego
imprimir los modelos deseados.
Imagen 4: riñones, entre otros mini
órganos, impresos por el equipo de Xu
Mingen.
Estos riñones impresos cumplen las
mismas funciones que los riñones
humanos reales: filtran las toxinas y
eliminan los fluidos.
La medicina avanza
paralelamente a esta técnica.
Gracias a estas técnicas, una niña
de dos años llamada Hannah
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Warren, nacida en Illinois, carente
de tráquea, recibió un sustituto
hecho a partir de sus propias
células madre en el Hospital Infantil
de Illinois.
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dedicar tantos esfuerzos a esta
tarea. Si es lícito dejarse fascinar
por un avance que conduciría hacia
la inmortalidad. Sin embargo el
objetivo clave de este proyecto es
conseguir mejorar la calidad de vida
de los individuos y así, solamente
así, proporcionarles una mayor
longevidad. No se está intentando
desafiar ningún tipo de moral, no se
busca la inmortalidad, todo ser
humano tiene derecho a una vida de
calidad y técnicas como ésta son un
medio para lograrla.
Imagen 5: Hannah comienza un nuevo
modo de vida tras la intervención.
Tras el trasplante de la tráquea, los
investigadores no están seguros de
lo que ocurrirá exactamente. Hoy
por hoy nos encontramos en terreno
desconocido, pero todo parece
indicar que las células madre tras su
correcta colocación son capaces de
transformarse en diferentes tipos de
células del cuerpo y captar señales
de su entorno integrándose con los
tejidos ya existentes. Ustedes, como
yo, tendrán en mente: ¿Hay sistema
más complejo y apasionante que
nosotros mismos?
Utilidades presentes y futuras.
Los órganos impresos están siendo
ya utilizados por la industria
farmacéutica para probar la eficacia
de ciertos medicamentos y fijando la
vista en el futuro, la batalla más
importante por resolver es acabar
con la escasez de órganos. La
generalización de este avance
puede ser una realidad a partir del
año
2025.
Alguien
puede
cuestionarse si merece la pena
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Referencias:
http://mexico.cnn.com/tecnologia/2014/04/03/el-proximo-paso-en-la-impresion-en-3dlos-organos-humanos
https://www.youtube.com/watch?v=5nZa4sQuL-w
Estructura guía el proyecto.
20-Diciembre-2014
http://es.euronews.com/2012/11/13/imprimir-organos-para-ser-trasplantados/
Objetivo clave de la Bio-impresión.
20-Diciembre-2014
http://tecnologia-de-futuro.blogspot.com.es/p/curiosidades.html
http://www.cromo.com.uy/2013/05/tejidos-nerviosos-y-cartilagos-impresos-en-3d/
Información añadida en la estructura principal, mayoritariamente en los apartados
introductorios.
22-Diciembre-2014
http://hipertextual.com/2013/12/higado-impresion-3d-organovo
Información aportada acerca de la empresa Organovo y sus avances.
22-Diciembre-2014
http://impresiontresde.com/blog/9-aplicaciones-medicas-de-la-impresion-3d/
http://www.eltiempo.com/estilo-de-vida/ciencia/sistema-vascular-impreso-en-3d/14194217
Información aportada acerca de la Bio-impresión de tejido vascular.
23-Diciembre-2014
http://edition.cnn.com/2013/05/01/health/toddler-stem-cells-windpipe/
Infomación acerca del caso de Hannah Warren.
23-Diciembre-2014
Imagen 1:
http://www.impresorasen3d.com/imprimir_organos_humanos_con_impresoras_en_3d.
html
Imagen 2:
http://www.periodistadigital.com/salud/medicina/2010/03/23/cientificos-desarrollan-unaimpresora-3d-organos-tejidos-para-humanos.shtml
Imagen 3:
http://www.abc.com.py/ciencia/australia-creara-tejidos-nerviosos-y-cartilagos-enimpresoras-3d-567968.html
Imagen 4:
http://www.unocero.com/2013/11/22/china-crea-bio-impresora-3d-para-crear-organoshumanos/
Imagen 5:
http://edition.cnn.com/2013/05/01/health/toddler-stem-cells-windpipe/
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