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fichas de contenido para mi investigación

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  1. 1. http://hipertextual.com/2014/07/impresion-3d-medicina http://es.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%B3tesis http://www.20minutos.es/noticia/2257759/0/impresoras-3d/tecnologia/ciencia-ficcion/ http://www.muyinteresante.es/innovacion/medicina/articulo/crean-rinones-artificiales-con-una- impresora-3d-581400067445 http://www.elcomercio.com.ec/tendencias/salud/aplicaciones-de-impresora-3d- revolucionan.html http://www.eldiario.es/turing/bioimpresion-3d_0_311119086.html http://futurosposiblesimprevisibles.blogspot.com.es/2013/01/las-impresoras-3d-fabrican-en- casa.html http://es.wikipedia.org/wiki/Impresi%C3%B3n_3D http://www.rtve.es/noticias/20140127/protesis-hechas-impresoras-3d-para-victimas-guerra- sudan/862580.shtml http://cincodias.com/cincodias/2014/07/02/lifestyle/1404314439_839538.html https://www.fayerwayer.com/2013/07/los-7-usos-mas-innovadores-de-las-impresoras-3d/ http://www.areatecnologia.com/informatica/impresoras-3d.html http://www.impresoras-3d.info/historia-de-las-impresoras-3d/ http://www.mutuauniversal.net/opencms/opencms/trabajo_saludable/publicaciones/2014/03julio 2014/06salud.html http://fortunaweb.com.ar/2014-04-06-136425-las-impresoras-3d-ya-se-usan-en-el-pais-para- crear-protesis-a-medida/ 3. ÍNDICE 1. Introducción 1.1. ¿Por qué este tema? 2. En qué consiste la impresión 3D La impresión 3D es un grupo de tecnologías de fabricación por adición donde un objeto tridimensional es creado mediante la superposición de capas sucesivas de material.1 Las impresoras 3D son por lo general más rápidas, más baratas y más fáciles de usar que otras tecnologías de fabricación por adición, aunque como cualquier proceso industrial, estarán sometidas a un compromiso entre su precio de adquisición y la tolerancia en las medidas de los objetos producidos. Las impresoras 3D ofrecen a los desarrolladores de producto, la capacidad para imprimir partes y montajes hechas de diferentes materiales con diferentes propiedades físicas y mecánicas, a menudo con un simple proceso de montaje. Las tecnologías avanzadas de impresión 3D, pueden incluso ofrecer modelos que pueden servir como prototipos de producto. Desde 2003 ha habido un gran crecimiento en la venta de impresoras 3D. De manera inversa, el coste de las mismas se ha reducido.2 Esta tecnología también encuentra uso en los campos tales como joyería, calzado, diseño industrial, arquitectura, ingeniería y construcción, automoción y sector aeroespacial, industrias médicas, educación, sistemas de información geográfica, ingeniería civil y muchos otros.
  2. 2. El término impresora como su nombre indica hace referencia a ese objeto que siempre hemos tenido en casa o en la oficina de nuestro trabajo y que, conectado a nuestros ordenadores, es capaz de producir documentos almacenados en nuestros ordenadores, fundamentalmente documentos de texto y/o documentos gráficos (en color o en blanco y negro). Con esto podemos conseguir pasar documentos electrónicos a documentos físicos. Veamos pues, qué es una Impresora 3D y qué maravillas nos ofrece. Una impresora 3D lo que realmente hace es producir un diseño 3D creado con el ordenador en un modelo 3D físico. Es decir, si hemos diseñado en nuestro ordenador por ejemplo una simple taza de café (por medio de cualquier programa CAD – Diseño Asistido por Computador) podremos imprimirla en la realidad por medio de la impresora 3D y obtener un producto físico que sería la propia taza de café. 2.1 Historia de la impresión 3D "Albert Arjona se paga el máster con un negocio casero. Imprime ecografías de embarazos con su impresora 3D. “Sesenta euros con IVA y portes incluidos”, dice el barcelonés. Desde que en 1995 a los estudiantes del MIT Tim Anderson y Jim Bredt se les ocurriera destripar una impresora para sustituir la inyección de tinta por un polvillo, las impresoras 3D han saltado de la gran industria al entorno doméstico. No es aún lo habitual, pero pronto lo será. La acelerada caída de sus costes, a una velocidad que no conocieron el ordenador ni la impresora láser, hace prever que en una década la impresora 3D será tan popular en los hogares como lo es hoy la convencional. Mientras tanto, la industria farmacéutica y médica aplica las impresoras 3D para sus investigaciones. También despachos de profesionales la incorporan para abaratar costes o ganar tiempo en sus proyectos. Año 1983 Chuck Hull, un inventor destacado en el campo de la óptica iónica, idea el primer método de impresión 3D: la estereolitografía. Año 1988 La compañía 3D Systems, fundada por Chuck Hull, comercializa las primeras máquinas de impresión estereolitográficas. Años 1988 – 1990 Se desarrollan nuevos métodos de impresión: ● la impresión por deposición de material fundido (fused deposition modelling o FDM). ● la impresión por láser (selective laser sintering o SLS).
  3. 3. Año 1990 Scott Crum, que había concebido el método de impresión FDM, establece la empresaStratasys para la comercialización de su invento. Año1993 Un grupo de estudiantes del MIT concibe la impresión 3D por inyección. Dos años más tarde, en 1995, inician la venta de los primeros equipos basados en esta tecnología a través de la compañía 3D Systems, creada en 1988 por Chuck Hull. Año 2005 El Dr Bowyer, de la Universidad de Bath, Reino Unido, desarrolla la primera máquina 3D autorreplicante: la RepRap, que supone un salto adelante en la normalización y acceso a las impresoras tridimensionales. Año 2009 La empresa Organovo ingenia la impresora 3D MMX Bioprinter, la primera capaz de fabricar tejidos orgánicos. 2.1. Materiales y funcionamiento Gracias a la inyección de plástico líquido o polvo de arena, de una de estas impresoras salen prótesis dentales o utensilios para el hogar pero, a diferencia de la impresora convencional, su tamaño es fundamental. Un parachoques, por ejemplo, no podrá salir de una impresora del tamaño de un microondas. Hay que construirlas a medida, al menos para la industria. Impresión por inyección[editar] Un método de impresión 3D consiste en el sistema de impresión por inyección. La impresora crea el modelo de capa en capa esparciendo una capa de polvo (plástico o resinas) e inyecta un coaligante por inyección en la sección de la pieza. El proceso es repetido hasta que todas las capas han sido impresas. Esta tecnología es la única que permite la impresión de prototipos a todo color, permitiendo, además, extraplanos o salientes. Modelado por deposición de fundente[editar] El modelado por deposición de fundente, una tecnología desarrollada por Stratasys6 que es usada en prototipado rápido tradicional, usa una tobera para depositar polímero fundido sobre una estructura soporte, capa a capa. Otro enfoque es fundir de manera selectiva el medio de impresión sobre una base granular. En esta variación el medio no fundido sirve de soporte para los resaltes y paredes delgadas de la pieza a producir, reduciendo así la necesidad de soportes auxiliares temporales. Típicamente un láser es usado para sinterizar el medio y formar el sólido. Ejemplos de esto son el sinterizado selectivo por láser y el sinterizado directo de metal por láser (DMLS) usando metales. Una última variación consiste en usar una resina sintética que se solidifica usando la luz de LEDs.7 Fotopolimerización[editar] Estereolitografía Artículo principal: Estereolitografía
  4. 4. La tecnología SLA utiliza resinas líquidas fotopoliméricas que se solidifican cuando son expuestas a la luz emitida por un láser ultravioleta. De esta forma se van creando capas superpuestas de resina sólida que van creando el objeto. Fotopolimerización por luz ultravioleta En la fotopolimerización por luz ultravioleta, SGC, un recipiente de polímero líquido es expuesto a la luz de un proyector DLP bajo condiciones controladas. El polímero líquido expuesto endurece; la placa de montaje se mueve hacia abajo en incrementos pequeños y el polímero es expuesto de nuevo a la luz. El proceso se repite hasta que el modelo es construido. El polímero líquido restante es entonces extraído del recipiente, dejando únicamente el modelo sólido. El ZBuilder Ultra es un ejemplo de sistema DLP de prototipado rápido. Fotopolimerización por absorción de fotones Características ultra pequeñas pueden ser conseguidas a través de la técnica de la microfabricación 3D, mediante el mecanismo de fotopolimerización por absorción de fotones. En esta variación, el objeto 3D deseado es trazado en un bloque de gel con un láser. El gel es curado y se solidifica sólo en los lugares en donde el láser es enfocado debido a la nolinealidad óptica de la fotoexcitación; después de la etapa de láser, el gel restante es lavado. Esta técnica ofrece tamaños de menos de 100 nm siendo fácilmente fabricables tanto en estructuras complejas de partes móviles como en fijas.8 Impresión con hielo[editar] Recientemente se han desarrollado técnicas que por medio de un enfriamiento controlado de agua tratada, son capaces de producir una auténtica impresión 3D con hielo como material.9 Aunque es una tecnología en desarrollo y sus ventajas a largo plazo están aun por ver, el ahorro de material específico para llevar a cabo la impresión, independientemente del coste del proceso, parece una de ellas.10 11 Kit de Impresora[editar] Hay impresoras que se pueden montar desde un kit. A modo de ejemplo, la impresora Prusanstein tiene como base los siguientes elementos:12 ● Piezas impresas, conjunto completo de varillas lisas y roscadas, tornillería, juego de rodamientos, poleas (LM8uu, 608zz y 624zz) y correas modelo GT2. ● Manuales de Montaje, calibración y uso de principal software. ● Ramps v1.4, totalmente ensamblada [ver más] ● 5 controladores Steppers ● Mega Arduino compatible [ver más] ● 3 Finales de carrera mecánicos (endstop) ● Juego 5 motores paso a paso NEMA 17 (1.8 deg/step, 40 N/cm). ● Ventilador para refrigerar la electrónica Materiales[editar] Los filamento vienen caracterizados por el diámetro (en milímetros), se venden generalmente en bobinas por peso (kg.) y son principalmente de los siguiente materiales:13 ● Ácido poliláctico (PLA). ● Laywoo-d3, compuesto madera/polímero similar al PLA.14 ● Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS). ● Poliestireno de alto impacto (HIPS).
  5. 5. ● Tereftalato de polietileno (PET). ● Elastómero termoplástico (TPE). ● Nylon, el más utilizado. Por lo general, los materiales que se utilizan para fabricar los objetos pueden ser metales, nylon, y como unos 100 tipos de materialesdiferentes. Una impresora 3D es algo mágico, es como si pudiéramos por fin crear objetos de “la nada”. Objetos tan sencillos como una taza de café a objetos mucho más complicados e increíbles como partes de un avión o incluso órganos humanos utilizando las propias células de una persona. ¿CÓMO FUNCIONAN LAS IMPRESORAS 3D? Las impresoras 3D utilizan múltiples tecnologías de fabricación e intentaremos explicar de forma sencilla cómo funcionan. Las impresoras 3D lo que hacen es crear un objeto con sus 3 dimensiones y esto lo consigue construyendo capas sucesivamente hasta conseguir el objeto deseado. Echa un vistazo a la siguiente imagen para entenderlo mejor: 2.2 Aplicaciones en diversos ámbitos ● Generalidades Aplicaciones típicas incluyen visualización de diseños, prototipado/CAD, arquitectura, educación, salud y entretenimiento. Otras aplicaciones pueden llegar a incluir reconstrucción de fósiles en paleontología, replicado de antigüedades o piezas de especial valor en arqueología y reconstrucción de huesos y partes del cuerpo en ciencia forense y patología. ● Arte Más recientemente el uso de las tecnologías de impresión 3D ha sido sugerido.21 Artistas han usado impresoras 3D de diferentes maneras.22 Durante el Festival de Diseño de Londres, un montaje, desarrollado por Murray Moss y dirigido a la impresión 3D tuvo lugar en el Museo de Victoria y Alberto. La instalación fue llamada Industrial Revolution 2.0: How the Material World will Newly Materialise.23 ● Biotecnología La tecnología de impresión 3D está siendo actualmente estudiada en el ámbito de la biotecnología, tanto académico como comercial, para su posible uso en la ingeniería de tejidos, donde órganos y partes del cuerpo son construidas usando técnicas similares a la inyección de tinta en impresión convencional. Capas de células vivas son depositadas sobre un medio de gel y superpuestas una sobre otra para formar estructuras tridimensionales. Algunos términos han sido usados para denominar a este campo de investigación, tales como impresión de órganos, bio-impresión e ingeniería de tejidos asistida por computadora, entre otros.24 ● Arqueología El uso de tecnologías de escaneo 3D, permite la réplica de objetos reales sin el uso de procesos de moldeo, que en muchos casos pueden ser más caros, más difíciles y demasiado invasivos para ser llevados a cabo; en particular, con reliquias de alto valor cultural25 donde el contacto directo con sustancias de moldeo puede dañar la superficie del objeto original.
  6. 6. Las impresoras 3D se han acercado poco a poco a la vida cotidiana. Estos son algunos de los sorprendentes proyectos que se han concretado gracias a ellas. Una impresora 3D es una máquina capaz de construir estructuras físicas, muy similar a lo que hace un escultor sobre piedra: pensar en un objeto real y materializarlo sobre la mesa. El resultado es un elemento completamente personalizado hecho de un solo cuerpo, el que puede servir por sí solo o para ser parte de una estructura más grande y compleja. Se habla de "impresión" ya que el proceso para llegar a eso es similar al que se utiliza hoy en las impresoras en papel, pero en lugar de imprimir tinta sobre una hoja plana se imprime algún material líquido sobre sí mismo, todo para conformar un objeto tangible tal y como se veía en la mente de diseñador y en la pantalla de la computadora. Las impresoras 3D partieron en el ámbito industrial, y según el modelo, va cambiando la forma exacta en que se inyecta material sobre la mesa, el que puede ser alguna clase de plástico, goma, papel e incluso metal. Éste se calienta para hacerlo voluble y es colocado en forma de delgadas capas, cada una pudiendo ser hasta de hasta 0,1 milímetros de grosor, habiendo algunas impresoras 3D que logran incluso mayor definición. Recientemente diversas empresas privadas como RepRap o MakerBot han logrado ofrecer impresoras de tamaño pequeño y costo reducido para acercarlas a los talleres de aficionados e incluso a hogares de personas comunes y corrientes. Es por esto que se han logrado objetos cuyos planos son fácilmente compartidos entre personas, democratizando su construcción y aprovechándose de un proceso donde además del costo de la impresora, sólo se gasta en material y por ende, se consiguen productos a muy bajo precio para el usuario. Aquí, veremos algunas de las creaciones más sorprendentes logradas con impresoras 3D. Partes del cuerpo humano Aunque sea difícil de creer, se han logrado imprimir partes del cuerpo humano del tamaño preciso que necesita el paciente, hechas de un material compatible con el tejido orgánico en caso de necesitarse el reemplazo de ciertos órganos dañados. Ejemplo de aquello es el caso de Kaiba Gionfriddo, bebé de seis semanas de edad que nació con un defecto en su tubo bronquial izquierdo que le impedía respirar correctamente, para lo cual se imprimió una tráquea artificial que despejase sus vías respiratorias. Esto le salvó la vida y un año después de la operación, el bebé aún respira sin problemas. Por otro lado, es más común ver la fabricación de prótesis para discapacitados fáciles de implantar, como piernas plásticas, orejas postizas,cubiertas para la cara en caso de heridas profundas e incluso trozos de huesos que se insertan bajo la piel y tienen un tamaño personalizado según cada necesidad. Usos básicos: juguetes y figuras
  7. 7. Como es de esperar, lo más simple de imprimir son figuras de una sola pieza de tamaño pequeño y en torno a ello, se ha formado un interesante mercado de juguetes que se adaptan a los deseos de cada niño. Porque de tenerse las herramientas y el conocimiento apropiado – o recurriendo a alguien con los elementos --, los padres pueden crear juguetes exactamente del gusto de sus hijos, variando desde pequeñas figuras de un cuerpo simple hasta estructuras más complejas y grandes formadas por varias impresiones de menor tamaño. Vestimenta hecha a la medida Quizás la tela sea el elemento más cómodo para vestir, sin embargo, esto no ha detenido la innovación en el campo de la moda utilizando la impresión 3D creándose modelos hechos a la medida de cada persona como vestidos, camisetas y hasta ropa interior, la que resulta ser de un plástico rígido difícil de ocupar. Pero esto no fue obstáculo para la actriz y bailarina Dita Von Teese, quien utilizó un vestido a cuerpo completo impreso según sus medidas corporales, incluso inspirando el diseño en la sucesión matemática de Fibbonaci sólo para hacer las cosas más interesantes y demostrar las posibilidades artísticas de este método. Carcasas para teléfonos móviles Ver en YouTube El sueño de muchos usuarios de teléfonos móviles es la personalización al máximo de sus dispositivos, labor en la que hoy las impresoras 3D pueden llegar a cumplir una interesante función gracias a sus posibilidades. Como es de imaginar, el diseño personalizado de carcasas o cubiertas traseras es uno de los usos inmediatos que se pueden alcanzar, lo que algunas empresas como Nokia promueven activamente para que los clientes logren formas, colores y figuras a su medida. Para esto, la compañía finlandesa entregó vía Internet y al dominio público los planos para fabricar la carcasa trasera del equipo Lumia 820, siendo posible modificarla a placer para luego insertarla sin problemas de encaje en el moderno smartphone. Comida con diseños novedosos Además de elementos rígidos y permanentes de plástico, también se pueden modelar estructuras temporales como postres y dulces formados con una impresora 3D, lográndose diseños artísticos imposible de hacer a mano. Así, una compañía de Estados Unidos llamada The Sugar Lab ofrece diversos postres hechos de agua y azúcar endurecida, comenzando un negocio de comida de lujo de gran aspecto y que cautiva con éxito el interés de los consumidores.
  8. 8. Fusiles de guerra y pistolas de mano Ver en YouTube Viendo el lado menos amable de la tecnología, también se pueden imprimirrifles de asalto por USD$30 o pistolas de mano cuyos planos circulan libremente por Internet, obligando a los legisladores norteamericanos a empujar una reforma para la ley de armas de EE.UU. Al haberse masificado la presencia de impresoras 3D y bajado su precio considerablemente (un modelo básico puede llegar a costar USD$2.000), se abren las puertas para la fabricación indiscriminada de esta clase de artefactos, situación peligrosa considerando que la distribución de armas tradicionales actualmente es regulada por la ley. Cámaras de fotos Por USD$30, un diseñador creó una cámara fotográfica cuyas piezas fueron impresas en 3D. No es la mejor cámara del mundo y requiere de algunas piezas que no se pueden imprimir, pero resulta interesante para quienes quieran experimentar con la fotografía. Con el tiempo, quizás se logren versiones todavía más interesantes. 3. Aplicaciones en la Medicina 3.1. Modelos para el aprendizaje Hay casos en la Medicina que son complicados como el de tumores que se encuentran en lugares muy delicados en el cuerpo humano. La impresión 3D puede proporcionar un modelo exacto del área a operar y con esto los médicos pueden practicar con escalas reales, con mayor probabilidad de realizar con éxito las intervenciones. Es el caso de Marc, un pequeño niño en España que sus médicos y el apoyo de Fundación CIM de la Universidad Politécnica de Cataluña, fue capaz de diseñar una copia exacta del tumor y el área circundante con dos materiales distintos, de plástico duro para los vasos sanguíneos, riñón, y la columna vertebral y una resina blanda para el tumor en sí. El equipo de médicos practicó con esos modelos y el tumor de Marc pudo ser removido con éxito. La posibilidad de diseñar e imprimir en 3D copias o réplicas exactas de áreas del cuerpo humano en las que los profesionales médicos puedan realizar prácticas para la experimentación y mejora de las intervenciones posteriores, por ejemplo, ya está dando sus frutos. Recientemente, hemos leído cómo los cirujanos del hospital Sant Joan de Déu, en Barcelona, lograron salvar la vida de un niño de 5 años gracias a las técnicas innovadoras de la impresión 3D y a laFundación CIM (Centro tecnológico de la Universitat Politécnica de Catalunya).
  9. 9. Diseñaron una copia exacta del tumor que padecía el niño, un neuroblastoma de gran tamaño, y pudieron realizar prácticas en el modelo; planificando la metodología de la intervención y la rapidez de la misma, de manera que la operación posterior pudiese resultar un éxito, como así fue. 3.2. Bioimpresión de órganos En la bioimpresión, los científicos obtienen células humanas de biopsias o de células madre, y permiten que se multipliquen en una placa de Petri. La mezcla resultante, es una especie de tinta biológica, que se introduce en una impresora 3D, que está programada para organizar diferentes tipos de células, junto con otros materiales, en una forma tridimensional precisa. Los médicos esperan que cuando se coloque en el cuerpo, estas células se integrarán con los tejidos existentes. Pero las aplicaciones médicas de la impresión van más allá de las meras prótesis. Un equipo de investigadores de la Universidad de Washington creó en 2011 huesos a partir de un material muy similar al tejido óseo que podría ser utilizado para reparar lesiones. Esta creación incluye una sustancia que se puede añadir al hueso natural dañado y actuar como un andamio para hacer crecer nuevas células. Ya hay casos que demustran que este tipo de mejorías son posibles. Los ingenieros y médicos del Colegio Médico Weill Cornell han logrado crear, con impresión 3D y geles inyectables, células vivas para orejas que son prácticamente idénticas a las de una oreja humana. Durante un período de tres meses, estos oídos flexibles desarrollaron cartílago para reemplazar el colágeno que se utiliza para moldear, lo que supone un gran logro para la bioingeniería. Y el futuro es aún más prometedor, la empresa de investigación Organovo ya ha conseguido imprimir correctamente tejido hepático humano capaz de realizar todas las funciones necesarias de un hígado. Aún no han logrado hacer un hígado completo pero es previsible que, más temprano que tarde, estos prodigios de la medicina regenerativa y la tecnología dejen de ser tan solo fabulaciones del cine y la literatura. Las impresoras 3D están despegando y en medicina no se están quedando atrás. Ahora, un grupo de estudiantes de ingeniería química de la Universidad de Connecticut (EEUU) ha logrado mediante impresión 3D desarrollar dos prototipos de un riñón artificial. Este avance puede ser una inmejorable vía alternativa a la diálisis o el trasplante de órganos, siendo la primera una solución temporal y costosa, y la segunda un problema, debido a la gran demanda de este tipo de órganos. "El objetivo del proyecto de diseño era conseguir que estos estudiantes combinaran la última tecnología y sus conocimientos de ingeniería química aprendidos en sus cuatro años de universidad, para resolver un problema técnico que marcaría un antes y un después”, afirma el profesor Anson Ma, responsable de los estudiantes. Dicho y hecho. Los estudiantes crearon un dibujo de la parte exterior de un riñón artificialutilizando el software AutoCAD y luego trasladaron el modelo a la impresora 3D. El riñón se creó con un tamaño de 12 centímetros de largo por 6 de diámetro, lo que simboliza el tamaño medio de un riñón adulto.
  10. 10. Los estudiantes explican que sólo pudieron crear la “cáscara” del riñón, porque el nivel de impresión en 3D actual no es lo suficientemente precisa como para imprimir una estructura en la que pueda filtrarse la sangre. “Las membranas de fibra hueca se instalarán en el interior para hacer la función de filtración . El riñón entonces será sellado. Además, se distribuirá un líquido en el exterior de las membranas, en el interior de la “cáscara”, que causará el flujo de componentes en la sangre. El exterior de la cáscara se puede usar como un sustrato para el crecimiento de material biológico para facilitar la integración en el cuerpo”, afirma Anson Ma. La reacción fue de "asombro" y la noticia comenzó a difundirse el jueves pasado (27 de marzo de 2014) en la Internet: por primera vez en el mundo, médicos implantaron todo el cráneo (de plástico) hecho con una impresora en tres dimensiones. La paciente fue una mujer holandesa de 22 años. Ahora, los especialistas del el Hospital Universitario de Utrecht (ubicado en el centro de Holanda) dicen que lo más novedoso es que se ha implantado desde la frente hasta la nuca y "de una oreja a la otra". Bon Verweij dirigió al equipo de galenos y en las últimas reuniones dijo que lo más complicado fue "la apertura del cráneo, porque era muy grueso". De hecho eso es lo que les ha tomado "20 horas de operación", explicó el médico. Pero la paciente, afectada por una enfermedad de los huesos que le hacía aumentar el tamaño del cráneo, "no tenía otra alternativa", porque la creciente presión del hueso sobre el cerebro acabaría con su vida, indicó Verweij. Los síntomas que padecía, como problemas con la vista y fuertes dolores de cabeza, han desaparecido por completo después de la intervención. "Desde fuera no se nota que -ha sido operada: abrimos, colocamos la cubierta exactamente igual a su cráneo y cerramos", explicó el cirujano, quien especificó que sin la tecnología 3D, que permite reproducciones exactas, hubiese sido "impensable" implantar el cráneo entero en la paciente. Hasta el momento, los implantes de cráneo se han realizado de manera parcial y con materiales como el titanio, mientras que después de esta prueba, "todas las reparaciones de cráneo dejan de tener fronteras ", sostienen los cirujanos. Chile también revolucionó la tecnología en esta semana. Con un software e impresiones en 3D, los médicos generaron implantes de manera precisa y se hicieron simulaciones de lo que será una operación. Esto, para que el cirujano únicamente tenga que preocuparse de colocar bien el implante. "Mucha de esa tecnología está en Chile. Todas esas máquinas se usan a escala industrial. Lo que no es tan común es hacer la integración de todos los sistemas", expresó el odontólogo Claudio Brenner, presidente del Directorio de Fundación Orema. “Esas células que hasta ahora se han alimentado en el biorreactor ahora tienen que alimentarse en el organismo receptor. Esto quiere decir que la sangre del organismo le tiene que llegar a todas esas células que han vivido hasta ahora en un ambiente especialmente diseñado para que sigan vivas”, explica el director científico del centro BIONAND. Conseguir la vascularización –la creación de vasos sanguíneos que lleven los nutrientes a las células implantadas– es el verdadero reto. Se pueden cultivar células en diferentes sustratos en el laboratorio, así como promover la creación de pequeños vasos sanguíneos. Pero todo esto hay queconectarlo con la circulación del organismo y esto es un problema que tardará en resolverse, según incide Becerra. De lo sencillo a lo complejo Las primeras pruebas tienen que hacerse con estructuras pequeñas y sencillas. “No podemos pensar que vamos a crear un riñón o un corazón, lo vamos a colocar en el paciente y ya está todo solucionado”, señala Becerra. Hoy en día se cuenta con la parte de manufactura (impresión 3D), el conocimiento biológico (para sembrar las células) y la ciencia de los
  11. 11. materiales (la creación de biomateriales). Pero la bioimpresión 3D aún es un campo muy joven y queda mucho trabajo por delante. “Se llevan no más de tres años en búsqueda de soluciones a los problemas”, recuerda Becerra. Más que la reproducción e implantación de órganos lo que toca hoy es pensar en soluciones a cuestiones más inmediatas. Por ejemplo, aunque se ha avanzado mucho en el ámbito de los cultivos celulares en los últimos años, ahora hay que aplicar este conocimiento a la bioimpresión 3D, que es un tipo de cultivo con características especiales. Se implantan células madre, que tienen la capacidad de multiplicarse y después especializarse en las diferentes funciones que las células realizan en cada órgano. Y las células cultivadas deben ser prioritariamente las del paciente para evitar que sean rechazadas. En cuanto a la impresión 3D de la pieza se puede llevar a cabo de dos formas. De la máquina puede salir un armazón hecho con biomaterial al que luego se le siembran las células, o bien, el propio material que expulsa la impresora 3D contiene el cultivo celular. Pero siempre teniendo en cuenta que las células no pueden pasarse 15 minutos sin recibir oxígeno. Las perspectivas de futuro A pesar de su bisoñez la bioimpresión 3D puede mirar al futuro con optimismo. “Si uno pone la palabra ‘bioprinting’ en una base de datos científica internacional cada día aparecen más citas”, señala Becerra. “Creo que esto va a tardar mucho tiempo, pero puesto que se tienen los elementos que forman parte del proceso creo que va ser posible. Lo lógico es que en los próximos años se realice mucho trabajo de experimentación y vayan consiguiéndose resultados en parcelas diferentes”. La creación de pequeños vasos sanguíneos es una de las áreas donde se pueden producir avances más rápidamente. “Cuando uno tiene un infarto de miocardio es porque se le obstruyen las arterias que irrigan el corazón. En este caso lo primero que se suele hacer es intentar desatascar las arterias y cuando eso no es posible se pone un stent, una especie de muelle que abre las arterias. Cuando esto tampoco es posible se hacen implantes de arterias, que pueden ser naturales o sintéticas”, explica Becerra, añadiendo que normalmente se usan arterias naturales, tomadas de otra parte del cuerpo del paciente. Pero la bioimpresión 3D podría sintetizar pequeños trozos de vasos sanguíneos que sean implantables. De esta forma los implantes no se tienen que tomar del propio paciente, que solo dispone de unos pocos centímetros de arteria para hacer un trasplante. La impresión 3D es una tecnología que ha avanzado mucho en los últimos años Queda claro que lo primero es empezar con estructuras sencillas, como pequeños vasos sanguíneos e incluso arterias. Posteriormente se puede pensar en huesos para colocar prótesis. “Así se va a seguir avanzando con la finalidad de en un futuro de poder construir un riñón y de esta forma tener riñones a la carta, sin depender de la donación de órganos, que es algo muy limitado. Hoy día la necesidad de implante de órganos nuevos aumenta cada día y la donación no aumenta. O se inventan sustitutos a los órganos donados o ahí tendremos un problema”, Becerra ve en la bioimpresión 3D una posibilidad de disponer de órganos no dependientes de la donación. En todo caso la bioimpresión 3D de órganos queda aún lejos, “bastante lejos”, en palabras del científico, si bien no estamos tan lejos de sintetizar las partes. “Ya se han implantado trozos de tráquea. Pensemos en que se pueden fabricar dos centímetros de tráquea que se necesitan
  12. 12. para sustituir un trozo de tráquea que está defectuosa por cualquier causa, ya sea un tumor o un traumatismo”. En este terreno tampoco está todo resuelto. En los pocos casos –dos o tres– que se ha trasplantado una parte de la tráquea de esta manera los resultados no han sido buenos a largo plazo y ha habido que tomar otra medida pasado un tiempo. Otras partes por las que empezar serían la vejiga o un uréter (el tubito que comunica cada riñón con la vejiga de la orina). “Son estructuras tubulares o huecas que tienen una pared bastante simple y ahí se puede progresar bastante”, indica Becerra. Su trabajo y el de su equipo en bioimpresión 3D, sin embargo, está dirigido a reproducir estructuras como la mandíbula, una parte de la cual se puede reproducir a medida basándose en un TAC. El material para crear esta pieza es titanio poroso. En este caso no se trata de un material biodegradable, pero los poros se rellenan con estructuras del cuerpo humano para que el conjunto se integre mejor. Las encargadas de llevar a cabo esta función son las células osteogénicas, capaces de formar hueso. ¿Nuevos negocios? Hay varias líneas de negocio que pueden salir de la bioimpresión 3D. Una de ellas es la creación de biomateriales. Actualmente hay muchos recursos dedicados exclusivamente a investigar nuevos materiales. Así ha surgido el grafeno y otros de propiedades verdaderamente valiosas. Aparte de esto, en cuanto existan productos biomédicos aprobados por las autoridades para implantarse en las personas aparecerán empresas que los construirán. La propia fabricación de las máquinas de bioimpresión 3D es otro nicho de negocio. Un estudio de la consultora IDTechEX calcula que en general el sector de la bioimpresión 3D podría generar un negocio de unos 6.000 millones de dólares anuales dentro de diez años. Becerra opina que estos números no pasan de ser estimaciones, que pueden estar más o menos cerca de la realidad. El científico es miembro del comité de expertos de la European 3D Printing Summit, un evento dedicado a la impresión 3D que tendrá lugar en Madrid del 18 al 19 de febrero del próximo año. La sola celebración de este evento indica que los organizadores han previsto la existencia de un interés suficiente en este campo como para ponerlo en marcha. Los bancos de células pueden ser otro de los negocios que se generen. “Si las células pueden no ser necesariamente del paciente sino que pueden ser alogénicas, no del paciente sino de otra persona, entonces existirán bancos de células como ya están existiendo para la medicina regenerativa en general”, Becerra cree que este modelo se puede hacer extensible en el futuro y acabar estableciendo bancos para la creación de vasos sanguíneos, de uréter, de vejigas o de trozos de hueso. Al fin y al cabo la velocidad a la que se avance en bioimpresión 3D dependerá, como en muchas otras cosas, de los ingresos que se generen. “Allí donde haya un nicho rentable aparecerán las empresas. Si no hay rentabilidad económica y hay rentabilidad clínica a lo mejor las empresas no prosperan y lo hacen los poderes públicos. Pero como valdrá mucho dinero seguramente a los poderes públicos no les será fácil”, puntualiza Becerra. Un dilema que es todo menos nuevo. 3.3. Prótesis La prótesis es una extensión artificial que reemplaza o provee una parte del cuerpo que falta por diversas razones.
  13. 13. Una prótesis debe reemplazar un miembro del cuerpo dando casi la misma función que un miembro natural sea una pierna o un brazo. Es habitual confundir un aparato ortopédico (ortesis) con una prótesis, utilizando ambos términos indistintamente. Las prótesis han potencializado su evolución con la impresión 3D, sin duda. Desde muletas mucho más anatómicas por la posibilidad de las impresiones curvas y adaptadas al tamaño adecuado. Cubiertas para prótesis que permiten el diseño personalizado. Prótesis de manos con movimientos más naturales e intuitivos a través de conjuntar impresión 3D, robótica y electrónica. Aunque las mayores expectativas de la impresión 3D están centradas en el área médica, donde ya han demostrado ser ideales para la creación de prótesis económicas a medida. Un ejemplo muy gráfico de esta realidad es el caso de Jose Delgado, un estadounidense de 53 años que ha cambiado la prótesis de su mano izquierda (que costaba 42.000 dólares) por otra más sencilla de plástico creada a partir de una impresora 3D (cuya fabricación costó apenas 50 dólares). El hombre asegura además que la nueva funciona mejor que la anterior. En España, Mikel Sánchez, el traumatólogo vasco que trata a figuras como Juan Carlos I y Rafa Nadal asegura que recurre al modelado 3D y la impresión 3D para estudiar cómo debe abordar las delicadas intervenciones quirúrgicas que realiza. Por otro lado, la empresa granadina BRECA Health Care espera alcanzar un primer hito con una pieza impresa que se usará para una reconstrucción facial de la órbita del ojo en una intervención que tendrá lugar antes de fin de año. El Dr. Abby Paterson, de la escuela de Diseño de la Universidad de Loughborough en Reino Unido, ha presentado como tesis doctoral un sistema por el que los médicos que tratan a personas con artritis reumatoide podrán imprimir en 3D los accesorios como muñequeras o tablillas para las articulaciones a medida de sus pacientes. Esto supondría no sólo una mejora estética, ya que la propuesta como se puede ver deja ver en uno de sus primeros diseño, sería mucho menos incómoda de utilizar y permitiría al facultativo ofrecer una mejor ayuda para la recuperación del paciente. Por otra parte, evitarían algunos de los "efectos secundarios" que suelen ofrecer este tipo de muñequeras ortopédicas, por ejemplo, como sudoración excesiva e irritaciones en la piel. A pesar del coste actual de las impresoras 3D, este uso no supondría un coste adicional a utilizar las los actuales accesorios prostáticos para personas con artritis, una de las dolencias que más afecta a la población actual, tanto por edad como por lesiones deportivas. De hecho, es potencialmente más barato ya que a medida que estos dispositivos sean más comunes y su uso más generalizado, los costes de impresión bajarán Prótesis impresas en 3D, el futuro en las zonas de guerra Si bien una muñequera ortopédica a medida es un lujo en el primer mundo, un uso mucho más interesante en este sentido para las impresoras 3D será el de la creación de prótesis a medida en zonas en conflicto o para que personas que han perdido alguno de sus miembros puedan contar con una a medida. En este sentido destacan iniciativas como el Project Daniel, que desde diciembre de 2013 está abogando por la creación de un laboratorio de impresión 3D en zonas en conflicto de África para crear en él prótesis mediante este tipo de tecnología para los niños que han perdido alguno de sus miembros debido a las minas anti-persona o los combates en sus países.
  14. 14. Esta iniciativa está liderada por Mick Ebeling, quien también desarrollo el Eyewriter, unas gafas inteligentes que permiten a pacientes paralizados o afectados por enfermedades degenerativas como la esclerosis multiple, comunicarse mediante el movimiento de los ojos. Más recientemente, concretamente el pasado mes de mayo, unos jóvenes emprendedores argentinos desde su firma Darwin Research, fabricaron mediante una impresora en 3D para un niño de 11 años una mano prostática, consiguiendo un modelo que en lugar de costar 40.000 dólares cuesta 2.000 dólares. Los responsables de la empresa aseguraron que se podría fabricar prótesis a medida con un tiempo de entre 48 y 72 horas. Este proyecto llamado Cyber Beast sigue en desarrollo y cualquiera puede ayudar e incluso descargarse los planos para montarse una prótesis con una impresora 3D propia. 3.1.3.1. Su funcionamiento La impresión 3D aplicada a las prótesis ha contribuido a evolucionar y potenciar este campo, con el diseño de productos mucho más personalizados y adaptados al usuario, anatómicamente más perfectos, y en el caso de las prótesis móviles, con movimientos más naturales e intuitivos. Nos encontramos desde muletas y prótesis de manos hasta exoesqueletos. Hay varios casos en los que impresiona cómo las nuevas tecnologías pueden mejorar la calidad de vida de una persona de manera tan importante. Es el caso de Emma, una niña de Filadelfia que nació con artrogriposos múltiple congénita (AMC), una enfermedad que causa articulaciones rígidas y músculos subdesarrollados. El exoesqueleto robótico Wilmington (WREX), es un dispositivo asistente que permite a los niños con brazos subdesarrollados jugar, alimentarse por sí mismos y abrazar. 3.1.3.2. Usos y ejemplos Uno de los casos que más me impresionó es el del video siguiente del caso de Amanda Boxtel, que con la ayuda de nuevas tecnologías y la impresión 3D cambió la calidad de su vida significativamente. Ella había pasado más de 20 años en sillas de ruedas, así que ha de ser indescriptible contar con la tecnología que le devuelva la movilidad. Sin duda un gran caso. La iniciativa Project Daniel de Not Impossible (No es imposible) utiliza la tecnología de impresión 3D paraproporcionar brazos protésicos a jóvenes amputados en la guerra en el sur de Sudán. El proyecto toma su nombre de Daniel Omar, que en 2012, con 14 años de edad, perdió ambos brazos por la explosión de una bomba que cayó cerca de donde él estaba cuidando del ganado de su familia. Tras conocer la historia, el productor de cine y filántropo, Mick Ebeling viajó a las montañas de Nubay localizó a Daniel en un campo de refugiados con 70.000 personas en Yida. Daniel tenía ya 16 años cuando recibió una primera versión una prótesis de mano que le permitió comer por sí mismo desde que fuera herido.
  15. 15. Después de Daniel, Mick Ebeling y su equipo, ayudados por el doctor Tom Catena, instruyeron a un grupo de refugiados para que siguieran desarrollando prótesis y continuar el proyecto, constituyeron la que es probablemente la primera escuela taller de prótesis impresas en 3D. Daniel colabora en el taller, donde se construyen varias manos protésicas más cada semana. Prótesis impresas en 3D para todo el mundo Con ese fin, con la intención de que el caso de Daniel sea el inicio de una acción global, todo lo relacionado con la impresión en 3D de prótesis se ofrece de forma libre y gratuita "para que cualquier persona que pueda necesitarlo, en cualquier lugar,utilice la tecnología con el propósito restaurar la humanidad" , afirma Ebeling. "Esperamos que otros jóvenes y adultos en otras regiones de África y también en otros continentes, utilicen esta tecnología con fines parecidos", señala el filántropo. Las prótesis, aunque con cierta complejidad en su montaje, no son sofisticadas y tienen numerosas limitaciones en cuanto a precisión, movimientos y capacidad para levantar o sostener peso, pero resultan baratas de producir y pueden cambiar por completo la vida de quienes la necesitan. Proporcionan cierta independencia y autonomía a la hora de realizar tareas como comer o rascarse la nariz, como en el caso de Daniel, que perdió ambos brazos y lleva prótesis en uno de ellos, según se ve en los vídeos disponibles en la web de Project Daniel. Prótesis de unos 100 euros Uno de los partícipes del proyecto es el neurólogo creador de Robohand, una mano protésica que proporciona movilidad a las prótesis para hacerlas funcionales. Para ello se utilizan mecanismos que se accionan de forma mecánica, de tal modo queel uso de las prótesis no requiere cirugía ni depende de baterías o motores para funcionar, lo que además de su precio reduce los costes de mantenimiento. El coste aproximado de cada prótesis es de unos 100 euros y se necesita una jornada para el montaje completo después de las seis horas que son necesarias para imprimir todas las piezas que la componen. 3.1.3.3. Ventajas y desventajas desventajas: Prótesis mamarias de Poly Implant Prothèses (PIP) tienen un mayor número de roturas y de casos de inflamaciones locales.1
  16. 16. El director y fundador de la empresa "PIP", Jean-Claude Mas, ha sido el principal responsable de la comercialización y distribución de este tipo de prótesis mamarias. En la composición de los implantes PIP se habrían utilizado componentes químicos para la industria, que incluyen materiales altamente tóxicos como los aceites de silicona, el baysilone o el rhodorsil, que se emplean como aditivos para carburantes y para la fabricación de tubos de caucho. La trascendencia de este suceso incide en que este tipo de componentes no han sido probados suficientemente, alarmando a más de 30.000 mujeres que las llevan en el mundo, y obligándolas a cambiar la prótesis.2 Debido a la especial fragilidad de las prótesis PIP, y a la posible inflamación de los tejidos, si el gel contacta con ellos, la Agencia Española de Medicamentos y Productos Sanitarios ha recomendado la explantación de las PIP, y el control médico a las personas que las lleven.3 ni juguetes, ni bijouterie, ni fundas para iPhone; la revolución de la impresión 3D pasa hoy por su aplicación en el ámbito de la medicina, donde esta tecnología ha dejado de ser una promesa para convertirse en una herramienta para los profesionales de la salud. De hecho, la semana pasada se conoció que médicos del Hospital Universitario de Utrecht, en Holanda, implantaron por primera vez en el mundo un cráneo completo hecho con una impresora en tres dimensiones a una mujer de 22 años que padecía una enfermedad de los huesos que comprimía su cerebro. En la Argentina, aunque se trata de un campo nuevo, también hay avances. Gracias a un software especializado y la tecnología de impresión 3D ya se realizan modelos anatómicos que sirven para que los médicos puedan planear mejor una operación quirúrgica y hasta prótesis para realizar implantes personalizados en el caso de cirugías de columna o maxilofaciales. Es que la tecnología de impresión 3D esta cambiando el paradigma de fabricación, también en la industria médica. “Estamos trabajando en la impresión de biomodelos que permitan a los médicos realizar planeamiento prequirúrgico de tal manera de evaluar la mejor estrategia terapéutica, garantizando las últimas tendencias en medicina: que sea personalizada y mínimamente invasiva. Esto permite, a su vez, la fabricación de moldes para la posterior producción de prótesis, como craneoplastías, por ejemplo, utilizadas en neurocirugía”, le explicó a PERFIl Gastón Corti, desarrollador del área de Biomedicina de Trimaker, empresa argentina que fabrica y comercializa impresoras 3D. “Con el apoyo del Ministerio de Ciencia y el Conicet, también estamos trabajando con distintos grupos de investigación para desarrollar una resina biocompatible para futuras aplicaciones en odontología”, agregó. Ventajas. ProtoLab, la división de implantes a medida de la compañía argentina Novax DMA, ya está fabricando con tecnología de impresión 3D prótesis para cirugías maxilofaciales o de columna. De hecho, cerca de 250 pacientes ya se beneficiaron con este nuevo método. “Para las piezas que imprimimos para implantar en forma directa usamos titanio. Es la misma aleación que utilizamos para los implantes tradicionales, pero en lugar de hacerlo por ese método se utiliza un polvo que se va depositando capa por capa y el rayo láser va derritiendo cada partícula y generando una forma sólida”, sostuvo el cirujano traumatólogo Daniel Fiz, director de Novax DMA.
  17. 17. Según el experto, la impresión en tres dimensiones presenta ventajas frente a la tecnología tradicional de fabricación, básicamente porque permite personalizar un implante y lograr geometrías difíciles de conseguir. “Los implantes de titanio trabecular que fabricamos, por ejemplo, tienen una estructura cavernosa que imita el tejido óseo y por ende la célula ósea crece directamente dentro de esta estructura en forma muy natural, mejorando la interfaces hueso/implante. Este tipo de geometría altamente compleja no puede lograrse por otro método que no sea la impresión 3D”, detalló Fiz. Para los epecialistas, la nueva tecnología abre un abanico de futuras aplicaciones en medicina. Pero aún faltan más investigaciones en cuanto a los materiales a utilizar para fabricar las prótesis. “Es el punto de inflexión fuerte para los próximos años. Hay que ver qué formulaciones se van a utilizar, cómo esos biomateriales se van a comportar en el organismo”, concluyó Corti. Medicina regenerativa. Los avances en impresión 3D y células madre también tienen implicancias en el campo de la medicina regenerativa. La investigación biomédica ve en esta tecnología una posible solución para los problemas de falta de órganos para trasplantes o incluso para la reparación de tejidos dañados tras una enfermedad o accidente. La empresa Organovo anunció el lanzamiento para 2015 del primer hígado artificial fabricado íntegramente con una impresora 3D. Este órgano diseñado no servirá para trasplantes, pero será una herramienta para probar los efectos de nuevos medicamentos en proceso y para estudiar posibles tratamientos de enfermedades. Para Marcelo Risk, director de la carrera de Bioingeniería del Instituto Tecnológico de Buenos Aire (ITBA) e investigador del Conicet, la medicina regenerativa “es un área muy prometedora porque puede llegar a ser un sustituto al trasplante y también a los órganos artificiales, que fueron una promesa hace treinta, cuarenta años, pero no llegaron a dar la respuesta que se esperaba ya que no funcionaron”. 4. Conclusión

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