Órganos artificiales, implantes que se absorben y se regeneran con nuestro propio hueso, miniórganos para replicar enfermedades y probar tratamientos antes de experimentar en seres vivos… ¿Alcanzaremos el sueño de la eterna juventud?
Sin duda, la salud es el ámbito donde la evolución de la ciencia e ingeniería de materiales resulta más impactante.
Como método de fabricación, la impresión 3D está suponiendo una revolución para la creación de prótesis, la personalización de tratamientos, la bioimpresión o el desarrollo de modelos y herramientas quirúrgicas.
Aleaciones imprimibles
En cuanto a los materiales, los aceros inoxidables o el titanio forman parte desde hace décadas de los catálogos de componentes para prótesis, gracias a su biocompatibilidad y su capacidad de fabricarse en formas complejas adaptadas a las necesidades de cada paciente. Además, ambas familias de materiales son perfectamente “imprimibles”, por lo que han entrado de lleno en la revolución de la fabricación aditiva.
Además, existen dos nuevas familias de aleaciones, menos conocidas, pero que están abriendo camino en el mundo de la biomedicina por sus singularidades: el nitinol y las aleaciones de magnesio, ambas alineadas con las nuevas tecnologías de fabricación 3D.
Nitinol con memoria de forma
El nitinol es una aleación de níquel-titanio cuya principal singularidad es que posee “ memoria de forma ”, además de la necesaria biocompatibilidad. Tener memoria de forma implica que, con el paso del tiempo ya causa de un cambio de temperatura o de tensión mecánica, puede recuperar una forma inicial predeterminada e ir adaptándose a un espacio o unas dimensiones.
Gracias a la impresión 3D, ya se están fabricando en laboratorio con formas personalizadas según el paciente . Estos implantes se modifican superficialmente para permitir la proliferación de células y su perfecta biocompatibilidad.
Así, una de las aplicaciones del nitinol son los stents que se fabrican al tamaño personalizado de la arteria del paciente. Se disminuyen de tamaño enfriándolos y, cuando alcanzan su posición, gracias a la temperatura de nuestro cuerpo, se expanden para encajar perfectamente.
Ya se utiliza nitinol en alambres dentales, tornillos ortopédicos y otros suministros quirúrgicos. Y, como parte del proyecto HUMANeye , se está probando para fabricar implantes que abran la puerta para solucionar enfermedades de la córnea, una de las principales causas de ceguera en todo el mundo.
Magnesio, exoesqueletos más ligeros
Al magnesio y sus aleaciones, pese a su baja densidad y buenas prestaciones mecánicas, le ha costado reemplazar al aluminio en muchas aplicaciones estructurales, en parte por su costo, en parte por su dificultad de procesamiento. Esas dificultades están hoy siendo solventadas y hay países, como China, que ya están comenzando a implementar su uso de forma masiva.
En el ámbito de la salud, en alianza con la impresión 3D, su implementación está comenzando a ser importante. Por un lado, gracias a su baja densidad (1,74 g/cm³ frente a 2,70 g/cm³ del aluminio, aproximadamente un 35 % menor) y por otro su excelente biocompatibilidad, junto a su capacidad de ser absorbido por nuestro organismo.
El potencial del magnesio en aplicaciones para la llamada “micromovilidad” está impulsando su uso en China en pequeños vehículos eléctricos. En un futuro próximo, lo veremos también en robots y en exoesqueletos. Aquí, la utilización de aleaciones de magnesio en lugar de aluminio puede reducir el peso en hasta un 30 %, con unas prestaciones mecánicas idénticas a las del aluminio.
Prótesis asimiladas por el cuerpo.
Pero la gran revolución será la utilización del magnesio en prótesis fabricadas por impresión 4D . Una prótesis de magnesio que permita su colonización por el hueso, al mismo tiempo que se disuelve en nuestro organismo, hará que, pasado un tiempo, la totalidad del implante habrá sido reemplazada por nuestro propio hueso y no será necesaria una nueva cirugía. Solo hay que acompasar los tiempos de disolución con los de crecimiento del hueso, y es en esa dirección hacia donde van las investigaciones. Las prótesis, además de ser totalmente personalizadas, en un tiempo se convertirían en nuestro propio hueso.
Al igual que en el hombre bicentenario de Asimov , donde un robot fue adaptándose y sobreviviendo a lo largo de los años gracias a la ciencia, ya empezamos a tener tecnologías “suficientes” para prever que, poco a poco, nos vamos acercando al sueño (¿o pesadilla?) de la eterna juventud. ¿Existirán, algún día, seres humanos bicentenarios?
The Conversation
José Manuel Torralba: Catedrático de la Universidad Carlos III de Madrid, IMDEA MATERIALES
