La impressi¨® 4D salva tres nens amb un implant que creix amb ells

En Kaiba, en Garret i l'Ian amb prou feines acumulaven dos anys entre els tres quan una impressora els va salvar la vida. Els nadons van n¨¦ixer amb una estranya i greu anomalia a les vies respirat¨°ries. Perqu¨¨ poguessin sobreviure, van haver d'obrir-los la tr¨¤quea i ficar-los un tub pel qual podien respirar gr¨¤cies a un ventilador mec¨¤nic. Els seus pocs mesos de vida els passaven en una unitat de vigil¨¤ncia intensiva (UCI). Tres anys despr¨¦s, els nens ja s¨®n a casa. Tot gr¨¤cies a una f¨¨rula impresa que va cr¨¦ixer amb ells fins que els seus diminuts bronquis van ser prou forts com perqu¨¨ l'implant es dissolgu¨¦s per si sol.

Amb una impressora 3D es pot imprimir gaireb¨¦ de tot, des de cotxes fins a una miniatura de la torre Eiffel. Amb un programa de disseny per ordinador, la fabricaci¨® per capes ofereix la possibilitat de personalitzar gaireb¨¦ qualsevol cosa, un aspecte que la fa molt interessant per a la medicina. Ja s'imprimeixen ossos, pr¨°tesis dentals, cart¨ªlags... Per¨°, amb els nens hi ha problema: creixen molt de pressa. Per a ells es necessiten objectes que, una vegada impresos, puguin canviar amb el temps i adaptar-se al seu creixement. ?s la quarta dimensi¨® o impressi¨® 4D.

?s dif¨ªcil transmetre com de malalts estaven aquests nens¡±, diu el cirurgi¨¤ que els va implantar la f¨¨rula impresa

Amb aquest enfocament, un grup d'experts nord-americans liderats pel professor d'otorinolaringologia pedi¨¤trica de la Universitat de Michigan (EUA), Glenn Green, ha estat assajant implants amb biomaterials fets amb una impressora 3D. Van triar un poli¨¨ster que t¨¦ la particularitat que es degrada amb el pas del temps fins que l'organisme l¡¯absorbeix i l¡¯acaba expulsant. Els investigadors ho van provar amb rates i porcs, per¨° ells creien que la impressi¨® 4D podria servir per a molt m¨¦s. Podria salvar la vida a nens.

Green i els seus col¡¤legues van aconseguir que la FDA, l'ag¨¨ncia federal dels EUA que regula i vigila medicaments i dispositius m¨¨dics, autoritz¨¦s una excepci¨® a la norma per poder assajar les seves idees amb un grup de nens. Els infants havien nascut amb traqueobroncomal¨¤cia, una anomalia als bronquis que els hi tanca cada vegada que respiren. Dels 30 que van localitzar per tot el pa¨ªs, van seleccionar-ne tres, la vida dels quals corria m¨¦s perill.

"?s dif¨ªcil transmetre com de malalts estaven aquests nens. Els tres havien estat a la UCI durant mesos. En aquest temps, necessitaven una forta sedaci¨®, narc¨°tics i paralitzants", recorda Green. Als tres els van fer una traqueostomia al coll per col¡¤locar-los un tub per respirar amb ventiladors artificials. "Encara aix¨ª patien continus episodis que requerien maniobres de reanimaci¨®", afegeix el doctor Green que, com els seus companys d'aventura, ha invertit bona part dels seus diners a comprovar l'efic¨¤cia de la impressi¨® 4D per tractar nens malalts.

El petit Kaiba tenia nom¨¦s tres mesos quan li van fer l'implant. Com els altres dos, no havia sortit de la UCI des que havia nascut i tenia una gran quantitat de problemes associats a la seva malaltia, des d'alteraci¨® de la r¨¤tio d'oxigen inhalat i de di¨°xid de carboni exhalat fins a inflamaci¨® pulmonar o alteraci¨® del seu metabolisme. Pel que fos, les parets internes dels seus bronquis es col¡¤lapsaven quan espirava i tancaven els conductes.

El que van fer els investigadors va ser escanejar la seva tr¨¤quea per obtenir una imatge en tres dimensions del problema. Amb aquesta informaci¨® van poder dissenyar la f¨¨rula amb les dimensions necess¨¤ries per al seu cas concret. En els seus treballs previs amb animals, els metges havien comprovat que el poli¨¨ster utilitzat, la policaprolactona, mant¨¦ les seves propietats durant uns 16 mesos. Despr¨¦s d'aquest temps, va reduint el seu pes molecular, els enlla?os entre mol¨¨cules es van afeblint i, a poc a poc, es degrada.

Aquesta degradaci¨® al llarg del temps ve que ni pintada als nens amb traqueobroncomal¨¤cia. Afecci¨® capa? de matar-los, el risc va desapareixent a mesura que la criatura creix. A partir dels tres anys, els bronquis han recuperat la seva for?a i s¨®n capa?os de fer la seva tasca tot sols. Aix¨ª que nom¨¦s es tracta d'aguantar aquest temps.

El problema ¨¦s que, tal com expliquen a la revista Science Translational Medicine, no hi ha dades sobre el ritme de creixement dels bronquis en els nens tan petits. Per aix¨° necessitaven un material que creix¨¦s amb ells. I ¨¦s una altra propietat de la f¨¨rula que van imprimir. Agafada a les parets exteriors de cada bronqui amb sutura, el material va seguir l'anomenada llei quadr¨¤tica-c¨²bica, adaptant la seva forma i ampliant el seu volum a mesura que les vies respirat¨°ries s'anaven engrandint.

Al cap de tres setmanes de l'implant, en Kaiba es va deslliurar del ventilador mec¨¤nic i va poder tornar a casa. Durant una s¨¨rie de revisions, els metges van anar comprovant com el poli¨¨ster primer creixia amb els bronquis per, despr¨¦s, anar desapareixent. Avui, amb tres anys i mig, en Kaiba no t¨¦ traqueobroncomal¨¤cia i la f¨¨rula fa temps que se¡¯n va anar v¨¤ter avall.

Un disseny r¨¤pid i personalitzat

"El proc¨¦s de fabricaci¨® de la f¨¨rula mostra el poder de la combinaci¨® entre un disseny digital espec¨ªfic per a cada pacient i la impressi¨® 3D, la capacitat per crear dispositius personalitzats o, fins i tot, desenvolupar objectes completament nous per a una necessitat concreta", comenta el professor d'Enginyeria Biom¨¨dica de la Universitat de Michigan i responsable de la creaci¨® de l'implant, el doctor Scott Hollister.

A m¨¦s, el disseny digital i la impressi¨® 4D de biomaterials s¨®n q¨¹esti¨® de dies, com demostra el cas d¡¯en Garret, que amb prou feines tenia 16 mesos quan li van fer l'implant. En el seu cas, tenia afectats els dos bronquis, motiu pel qual va necessitar dues f¨¨rules. "Les dues havien de ser col¡¤locades en el petit espai on la tr¨¤quea i els bronquis s'uneixen. Per a aquest pacient, ens vam reunir un dimecres, vam modificar el programa, vam crear el disseny dijous i vam imprimim les f¨¨rules divendres per implantar-les la setmana seg¨¹ent. Des del desenvolupament d'un nou dispositiu fins a tenir una f¨¨rula implantable vam trigar tres dies", explica Hollister.

El poli¨¨ster usat en l¡¯implant es degrada al ritme en qu¨¨ es desenvolupen els bronquis

Amb en Kaiba havent complert el somni de veure en persona Mickey Mouse, amb en Garret, el cas m¨¦s complicat, que nom¨¦s ha de connectar-se al ventilador quan se¡¯n va al llit, o fins i tot amb el petit Ian, que acaba de fer un any des de l'implant, els investigadors creuen que la seva hist¨°ria pot ser nom¨¦s el principi d'una cosa m¨¦s gran.

"El potencial de la impressi¨® 3D de material m¨¨dic per millorar la personalitzaci¨® i els resultats per al pacient ¨¦s evident, per¨° la seva implementaci¨® en la pr¨¤ctica m¨¨dica s'enfronta a grans barreres", escriuen els autors en les conclusions del seu treball. Una ¨¦s la regulaci¨® existent, que encara ha d'adaptar-se a aquesta nova tecnologia. Per¨° hi ha un altre factor i no ¨¦s res m¨¦s que "la falta d'inter¨¨s econ¨°mic de la ind¨²stria", aclareixen. Malalties tan rares com la traqueobroncomal¨¤cia, que afecta un de cada 2.500 nens, no interessen gaire els fabricants. Per a infants com en Kaiba, en Garret i l¡¯Ian, nom¨¦s la impressi¨® 3D pot ser la soluci¨®.