La impresión 3-D llega al corazón

Por Alejandra Folgarait

El sueño de desarrollar órganos artificiales está más cerca de lo que se cree. Al menos, ya es posible imprimir corazones y vasos sanguíneos en tres dimensiones con el propósito de obtener modelos de patologías y entrenar a los especialistas antes de realizar intervenciones complejas. El uso de impresoras 3D para reproducir anatómicamente ciertas cardiopatías congénitas ya es una realidad en la Argentina y se avizora su aplicación en valvulopatías muy pronto.

En una revisión que se acaba de publicar en el Journal of the American College of Cardiology (JACC), expertos norteamericanos subrayan el rol educativo y también terapéutico que tiene en las cardiopatías congénitas esta tecnología disruptiva, que podría tener un impacto económico de hasta 600.000 millones de dólares en el año 2025. “Con los avances tecnológicos en las impresoras y el software, la impresión 3-D está evolucionando rápidamente en medicina y promueve aplicaciones en el cuidado de los pacientes, en investigación e innovación”, asegura Shafkat Anwar, cardiólogo pediátrico en la Universidad de Washington, en St. Louis, y autor principal del artículo.

Hasta el momento, se ha utilizado la impresión 3D en pacientes con defectos septales ventriculares o auriculares, DORV (doble salida ventricular derecha), tetralogía de Fallot y otras cardiopatías congénitas que requieren reparación en etapas tempranas de la vida. Los modelos en 3D también sirven para planificar trasplantes de corazón. Además, son una herramienta útil para mejorar la comunicación con los pacientes y sus familiares.

La tecnología para imprimir en 3D de forma rápida surgió en 1986 y comenzó a dar frutos en los últimos años. En sólo 5 pasos, los expertos pueden fabricar hoy rápidamente estructuras anatómicas de distinto tipo, pero los tiempos varían. Si bien se puede imprimir un segmento de la aorta en 20 minutos, fabricar un modelo de la patología cardiovascular o torácica de un paciente puede demandar 12 horas continuas de impresión.

Según se anticipó en otro artículo, publicado también en JACC, pronto se podrán fabricar prótesis para reemplazo de las válvulas aórtica o mitral, diseñadas para cada paciente. Sin embargo, todavía existen limitaciones para aplicar esta tecnología de impresión en Cardiología, ya que no existen geometrías validadas ni ensayos clínicos con modelos impresos.

Con las impresoras se pueden fabricar modelos de dos tipos: blood-pool (vasos sanguíneos y vías aéreas que rodean al corazón) y hollow (cavidades miocárdicas). Por ahora se utilizan distintos polímeros para fabricar las estructuras cardiovasculares anatómicamente idénticas a las de un paciente. Pero, en el futuro, se utilizarán materiales biológicos para lograr mayor funcionalidad y hasta órganos similares a los naturales.

Según Anwar y sus colegas, a medida de que los modelos se tornen más realistas, podrán usarse para estudiar la patofisiología de las cardiopatías y para predecir resultados a largo plazo, lo que permitirá seleccionar el tratamiento óptimo para cada paciente. El objetivo a largo plazo de la tecnología de impresión en 3D es producir tejido vivo, pero los expertos advierten que falta mucho tiempo para fabricar un órgano tan complejo como el corazón mediante bioimpresión.

Por el momento, sólo se han conseguido orejas, vejigas, implantes óseos, vasos sanguíneos, tejido hepático y un riñón mediante bioimpresión en Estados Unidos. La empresa BioLife 4D anunció que está trabajando en la impresión de un corazón utilizando células madre del propio paciente, con el objetivo de poder trasplantárselo en el futuro. Pero lo cierto es que, hasta ahora, sólo se consiguió en el instituto ETH Zurich un prototipo de corazón de silicona (ver foto abajo) que logra bombear sangre durante media hora. La bioimpresión de un corazón está todavía muy lejos.

Experiencia local

En el Hospital Garrahan, de Buenos Aires, ya se han impreso ocho corazones para simular cardiopatías congénitas que debían ser intervenidas quirúrgicamente. De esta manera, se ensayaron las maniobras antes de llegar al quirófano y se redujeron los tiempos de la cirugía. “Estamos en los inicios de la impresión 3D, pero planeamos extender el uso de esta tecnología para todos los casos complejos”, señala Marisa Di Santo, jefa de Cardiología del Garrahan y miembro de la SAC. “Somos el único hospital público que utiliza impresión 3D en Buenos Aires y queremos pasar de los materiales rígidos a los flexibles para imprimir”.

Por su parte, la empresa Mirai 3D, de Buenos Aires, ya ha colaborado con cirujanos de la Fundación Favaloro y con el ICBA para imprimir estructuras del tórax y válvulas aórticas. “Nuestro emprendimiento apunta a tratar patologías cardiovasculares”, señala Matías Biancucci, uno de los tres estudiantes de Ingeniería que fundó la compañía. “Nos enfocamos en la simulación y trabajamos ahora en punción pericárdica de niños y adultos, entrenamiento médico y cateterismo”.

Si bien se pueden construir impresoras en la Argentina, Biancucci recomienda trabajar con impresoras probadas y capaces de imprimir durante horas con total precisión. Como si tuvieran una manga de repostería, las impresoras FDM inyectan por medio de una especie de pico polímeros a altas temperaturas, que se solidifican al tomar contacto con el aire a temperatura ambiente. Biancucci trabaja tanto con PLA (poliácido láctico, de origen natural) como con ABS (un derivado del petróleo). “Lo único que necesitamos es que los médicos nos envíen las imágenes de un estudio de tomografía o resonancia. A partir de esto, segmentamos el área de interés y, mediante un software especial, obtenemos un modelo en 3D, que luego editamos e imprimimos en materiales rígidos o flexibles”, explica el futuro Ingeniero Industrial. “De esta manera, el médico puede obtener una réplica exacta de la estructura anatómica de un paciente y practicar antes de realizar una intervención”.

El costo de cada modelo no supera los 10.000 pesos pero en la Argentina todavía las impresiones en 3D no son cubiertas por las obras sociales. No obstante, como estos modelos permiten reducir el tiempo de cirugía y mejorar los resultados, se estima que en el futuro se convertirán en estándar antes de hacer una cirugía cardiovascular de alta complejidad o ciertas intervenciones percutáneas, al menos en adultos.

“Creo que la impresión en 3D va a tener un gran impacto en la producción de prótesis para traumatología infantil, pero será difícil que, con los materiales actuales, se aplique a la fabricación de válvulas permanentes para niños, ya que la limitación más grande es que los chicos crecen”, evalúa Di Santo. De todos modos, dice la cardióloga pediátrica, la posibilidad de imprimir en 3D será fundamental para un 30% de los casos de cardiopatías congénitas que llegan al Garrahan y que generan dudas sobre el mejor tratamiento posible.

“Por el momento, estamos trabajando en base a resonancias magnéticas o tomografías multicorte, pero queremos evaluar si podemos utilizar ecocardiografía en 3D para imprimir modelos, ya que así evitaríamos tener que anestesiar a los más pequeños para obtener las imágenes”, agrega Di Santo. “Estoy convencida de que la impresión 3D ofrecerá beneficios en diagnóstico, planeamiento quirúrgico, entrenamiento de cirujanos jóvenes y cardiólogos, además de comunicación con los padres”, concluye la cardióloga de la SAC.