Los modelos realistas de órganos humanos podrían ayudar a los cirujanos a entrenar y practicar antes de cortar a un paciente, lo que conduciría a cirugías más exitosas. Sin embargo, ha sido un desafío hacer modelos impresos en 3D que se vean y se sientan como órganos reales. Un equipo de investigadores de la Universidad Carnegie Mellon ha encontrado una manera de imprimir en 3D un modelo realista a tamaño completo del corazón de un paciente.
Parece un corazón humano y se siente como un corazón humano. Es «el primer modelo bioimpreso en 3D de tamaño completo del corazón humano» y sus creadores creen que podría cambiar el rumbo de la cirugía y ser «una poderosa herramienta» para la planificación y la práctica de los cirujanos.
Adam Feinberg and his team have created the first full-sized 3D bioprinted model of the human heart.
Detrás de este hito se encuentra un equipo de investigadores dirigido por el ingeniero biomédico Adam Feinberg que ha estado trabajando durante dos años. ¿Cómo lo han hecho? Utilizando su técnica Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH).
El modelo, creado a partir de datos de resonancias magnéticas utilizando una impresora3D especialmente construida, «imita de manera realista la elasticidad del tejido cardíaco y las suturas».
La impresión FRESH 3D, informan los investigadores, «utiliza una aguja para inyectar bio-tinta en un baño de hidrogel blando, que sostiene el objeto mientras se imprime». Una vez terminado, una simple aplicación de calor hace que el hidrogel se derrita, dejando solo el objeto bioimpreso en 3D.
«El mayor obstáculo para lograr este hito fue imprimir un corazón humano a gran escala. Esto requirió la construcción de una nueva impresora 3D hecha a medida para sostener un baño de soporte de gel lo suficientemente grande como para imprimir en el tamaño deseado, así como pequeños cambios de software para mantener la velocidad y fidelidad de la impresión», explican.
La técnica FRESH de bioimpresión en 3D se inventó en el laboratorio de Feinberg «para satisfacer una demanda no satisfecha de polímeros blandos impresos en 3D», que no tienen la rigidez de una impresión normal. Es decir: los hospitales importantes a menudo tienen instalaciones para imprimir modelos en 3D de los órganos de un paciente para ayudar a los cirujanos a planificar el procedimiento real; sin embargo, estos tejidos y órganos solo se pueden modelar en plástico duro o caucho, unos materiales que no se sienten nada reales.
El corazón del equipo de Feinberg está hecho de un polímero suave y natural llamado alginato, que le confiere «propiedades similares al tejido cardíaco real?. Para los cirujanos, esto ?permite la creación de modelos que pueden cortar, suturar y manipular de manera similar a un corazón real». El objetivo inmediato de Feinberg es comenzar a trabajar con cirujanos y médicos para «afinar su técnica» y asegurarse de que esté lista para el entorno hospitalario.
«Ahora podemos construir un modelo que no solo permite la planificación visual, sino que también permite la práctica física», dice Feinberg. «El cirujano puede manipularlo y hacer que realmente responda como tejido real, de modo que cuando entre en la operación tendrá una capa adicional de práctica realista en ese entorno», añade.
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