Soluciones médicas a partir de la fabricación aditiva de metales

Implantes, prótesis, sistemas de liberación de medicamentos y electrónica implantable, las posibilidades de la fabricación aditiva son vastas y prometen un futuro lleno de innovaciones en el cuidado de la salud.

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Con una avanzada técnica de manufactura aditiva, se han creado estructuras metálicas complejas y biocompatibles, diseñadas específicamente para satisfacer las necesidades individuales de cada paciente. De esta manera, la fusión entre la ingeniería de precisión, la innovación médica y la impresión 3D en metales están abriendo nuevas posibilidades en el cuidado de la salud.

Para las soluciones médicas, el gran protagonismo se lo lleva la capacidad de personalización de los productos finales, mejorando significativamente los resultados para los pacientes gracias a la fácil adaptación a la anatomía exacta. Se trata no solo del uso de datos de imágenes médicas detalladas para un ajuste perfecto, sino también de dispositivos que interactúan de manera óptima con el cuerpo humano, mejorando la integración y reduciendo significativamente el riesgo de complicaciones postoperatorias.

La capacidad de la impresión 3D para crear implantes hechos a medida fue uno de los avances más impresionantes; sin embargo, en la actualidad, la biocompatibilidad es el nuevo enfoque de la discusión, utilizando materiales como el titanio.

El nivel de especialización es tal que ha llegado a reproducir uno de los tejidos más complejos del cuerpo humano: el espinal. Stryker ha implementado tecnología 3D para fabricar implantes espinales que responden a las particularidades de cada persona, con gran éxito. Durante alrededor de dos décadas, la línea "Implants by Stryker's Spine Division" aún es reconocida en el mercado.

Por su parte, para pacientes con condiciones ortopédicas, la fabricación aditiva en metales ofrece la posibilidad de crear dispositivos externos como ortesis y exoesqueletos que se ajustan perfectamente a las necesidades individuales. Estos dispositivos, impresos en metales como el titanio y tratados con técnicas avanzadas para añadir texturas superficiales, no solo mejoran el confort y la funcionalidad, sino que también aceleran la rehabilitación y la recuperación.

“Con la solución Spentys [tecnología de impresión 3d], ahora puedo crear órtesis con geometrías que antes eran imposibles de crear con las técnicas de producción convencionales”, menciona Pieter Debusschere, propietario, fisioterapeuta y ortesista certificado de Ortho-Kin, a propósito de Spentys, un programa especializado en prótesis y ortesis personalizadas comprometido con la calidad de vida del paciente, a través de productos cómodos y ergonómicos.

Casos similares se evidencian en aplicaciones odontológicas, como las prótesis dentales (coronas o puentes), donde la exigencia también es estética. Por ello, se utilizan materiales biocompatibles como el cobalto-cromo y el titanio, junto a tecnologías como SLM y EBM, siendo estas clave para la fabricación de dichas prótesis personalizadas.

Por otro lado, en el campo de los instrumentos quirúrgicos, la impresión 3D también está impactando en el desarrollo de la industria. Mediante técnicas como la sinterización selectiva por láser (SLM), es posible producir herramientas con geometrías complejas y precisas sin precedentes. Además, estos instrumentos pueden ser fabricados a demanda, permitiendo a los cirujanos disponer de herramientas altamente especializadas para procedimientos específicos a costos accesibles.

El quirófano híbrido 3D que hace parte del centro quirúrgico del Hospital General Universitario Gregorio Marañón en Madrid, inaugurado en 2023, es el claro ejemplo del éxito de estas soluciones en un contexto real y demandante.

Con equipos de angiotomografía computarizada 3D, un fluoroscopio 3D, un navegador quirúrgico, un sistema de guiado holográfico y soluciones de diseño e impresión 3D, este centro se ha convertido en el único de su tipo para la planificación quirúrgica y la fabricación de productos sanitarios a medida.

Más allá de los dispositivos invasivos: implantes biodegradables

No todas las condiciones médicas demandan implantes permanentes, y muchas veces es necesaria una doble intervención para extraer el dispositivo. Es bajo este panorama que la impresión 3D en metales ha dado un paso adelante en el desarrollo de tecnología de punta que permite la creación de implantes biodegradables que se integran y descomponen gradualmente en el cuerpo conforme este se recupera.

Siendo una de las aplicaciones más destacadas, esta metodología ha catapultado el estudio de materiales como el magnesio, cuyas propiedades proporcionan soporte durante el proceso de curación y parecen disolverse sin afectar la salud. Sin embargo, en la práctica se ha preferido optar por materiales que se han utilizado de forma segura en el sector sanitario durante décadas, como el ácido poliláctico (PLA) y el ácido poliglicólico (PGA), ambos polímeros.

Un ejemplo de esta innovación es BellaSeno GmbH, con su producto Senella®. Esta empresa utiliza la impresión 3D para desarrollar implantes de soporte mamario biodegradables. Estos implantes están diseñados para reabsorberse de manera segura en el cuerpo, ofreciendo soporte temporal mientras el tejido mamario se regenera. Lo anterior, elimina la necesidad de productos biológicos y células madre, y se centra en cambio en las arquitecturas reabsorbibles ya descritas.

Con una filosofía enfocada en la curación eficiente, natural y accesible, estos implantes biodegradables impresos en 3D también presentan ventajas en términos de distribución gradual de las cargas al hueso, evitando problemas asociados con implantes permanentes, como el escudo de estrés. Este enfoque permite que el hueso y otros tejidos se adapten y fortalezcan de manera natural durante el proceso de curación.

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Electrónica implantable: monitoreo y tratamiento avanzados

La integración de la impresión 3D en metales con dispositivos electrónicos está revolucionando la medicina implantable, abriendo un abanico de posibilidades para el monitoreo y tratamiento avanzados. Esta combinación permite la creación de dispositivos altamente personalizados y biocompatibles que pueden ofrecer funcionalidades avanzadas y un monitoreo en tiempo real de la salud del paciente, prometiendo mejorar significativamente la calidad de vida de aquellos con condiciones crónicas.

Utilizando metales biocompatibles como el titanio, estos dispositivos no solo son seguros para permanecer dentro del cuerpo humano, sino que también pueden ser diseñados para adaptarse perfectamente al cuerpo del paciente, mejorando la eficacia del tratamiento.

Así se creó el marcapasos más pequeño del mundo: el Micra™ Transcatheter Pacing System (TPS) de Medtronic. Este dispositivo, implantado a través de un catéter, no requiere cables y se ancla directamente en el corazón, proporcionando una solución menos invasiva y reduciendo el riesgo de complicaciones. La impresión 3D ha permitido a Medtronic diseñar este dispositivo con una precisión extrema, asegurando un ajuste perfecto y un rendimiento óptimo.

Así mismo, es posible asegurar que la combinación de la impresión 3D con la electrónica implantable también está permitiendo avances significativos en los neuroestimuladores. Estos dispositivos, que se utilizan para tratar una variedad de condiciones neurológicas como el Parkinson y la epilepsia, pueden ser fabricados para ofrecer una estimulación precisa y controlada, ajustada a las necesidades particulares del paciente.