La impresi¨®n 4D salva a tres ni?os con un implante que crece con ellos

Kaiba, Garret e Ian apenas juntaban dos a?os entre los tres cuando una impresora les salv¨® la vida. Los peque?os nacieron con una rara y grave anomal¨ªa en las v¨ªas respiratorias. Para sacarlos adelante, tuvieron que abrirles la tr¨¢quea y meterles un tubo por el que pod¨ªan respirar gracias a un ventilador mec¨¢nico. Sus pocos meses de vida los pasaban en una unidad de cuidados intensivos (UCI). Tres a?os despu¨¦s, los ni?os ya est¨¢n en casa. Todo gracias a una f¨¦rula impresa que creci¨® con ellos hasta que sus diminutos bronquios fueron lo bastante fuertes como para que el implante se disolviera por si solo.

Con una impresora 3D se puede imprimir casi de todo, desde coches hasta una miniatura de la torre Eiffel. Con un programa de dise?o por ordenador, la fabricaci¨®n por capas ofrece la posibilidad de personalizar casi cualquier cosa, un aspecto que la hace muy interesante para la medicina. Ya se imprimen huesos, pr¨®tesis dentales, cart¨ªlagos... Pero, con los ni?os hay problema: crecen muy deprisa. Para ellos se necesitan objetos que, una vez impresos, puedan cambiar con el tiempo y adaptarse a su crecimiento. Es la cuarta dimensi¨®n o impresi¨®n 4D.

Es dif¨ªcil transmitir lo enfermos que estaban estos ni?os", dice el cirujano que les implant¨® la f¨¦rula impresa

Con este enfoque, un grupo de expertos estadounidenses liderados por el profesor de otorrinolaringolog¨ªa pedi¨¢trica de la Universidad de Michigan (EE UU), Glenn Green, ha estado ensayando implantes con biomateriales hechos con una impresora 3D. Eligieron un poli¨¦ster que tiene la particularidad de que se degrada con el paso del tiempo hasta que el organismo lo absorbe y acaba expulsando. Los investigadores lo probaron con ratas y cerdos, pero ellos cre¨ªan que la impresi¨®n 4D podr¨ªa servir para mucho m¨¢s. Podr¨ªa salvar la vida a ni?os.

Green y sus colegas consiguieron que la FDA, la agencia federal de EE UU que regula y vigila medicamentos y dispositivos m¨¦dicos, autorizara una excepci¨®n a la norma para poder ensayar sus ideas con un grupo de ni?os. Los peque?os hab¨ªan nacido con traqueobroncomalacia, una anomal¨ªa en los bronquios que se los cierra cada vez que respiran. De los 30 que localizaron por todo el pa¨ªs, seleccionaron a tres cuya vida corr¨ªa mayor peligro.

"Es dif¨ªcil transmitir lo enfermos que estaban estos ni?os. Los tres hab¨ªan estado en la UCI durante meses. En ese tiempo, necesitaban de una fuerte sedaci¨®n, narc¨®ticos y paralizantes", recuerda Green. A los tres les hicieron una traqueostom¨ªa en el cuello para colocarles un tubo para respirar con ventiladores artificiales. "A¨²n as¨ª sufr¨ªan continuos episodios que requer¨ªan maniobras de resucitaci¨®n", a?ade el doctor Green que, al igual que sus compa?eros de aventura, ha invertido buena parte de su dinero en comprobar la eficacia de la impresi¨®n 4D para tratar a ni?os enfermos.

El peque?o Kaiba ten¨ªa solo tres meses cuando le hicieron el implante. Como los otros dos, no sal¨ªa de la UCI desde que naci¨® y ten¨ªa un sinf¨ªn de problemas asociados a su enfermedad, desde alteraci¨®n de la ratio de ox¨ªgeno inhalado di¨®xido de carbono exhalado hasta inflamaci¨®n pulmonar o alteraci¨®n de su metabolismo. Por lo que fuera, las paredes internas de sus bronquios colapsaban cuando espiraba, cerrando los conductos.

Lo que hicieron los investigadores fue escanear su tr¨¢quea para tener una imagen en tres dimensiones del problema. Con esa informaci¨®n pudieron dise?ar la f¨¦rula con las dimensiones necesarias para su caso concreto. En sus trabajos previos con animales, los m¨¦dicos hab¨ªan comprobado que el poli¨¦ster utilizado, la policaprolactona, mantiene sus propiedades durante unos 16 meses. Despu¨¦s de ese tiempo, va reduciendo su peso molecular, los enlaces entre mol¨¦culas se van debilitando y, poco a poco, se degrada.

Esa degradaci¨®n a lo largo del tiempo viene que ni pintada a los ni?os con?traqueobroncomalacia. Afecci¨®n capaz de matarlos, el riesgo va desapareciendo a medida que el peque?o crece. A partir de los tres a?os, los bronquios han recuperado su fuerza y son capaces de hacer su trabajo por si solos. As¨ª que solo se trata de aguantar ese tiempo.

El problema es que, tal y como explican en la revista Science Translational Medicine, no hay datos sobre el ritmo de crecimiento de los bronquios en los ni?os de tan corta edad. Por eso necesitaban un material que creciera con ellos. Y es otra propiedad de la f¨¦rula que imprimieron. Agarrada a las paredes exteriores de cada bronquio con sutura, el material sigui¨® la llamada ley?cuadr¨¢tico-c¨²bica, adaptando su forma y ampliando su volumen a medida que las v¨ªas respiratorias se iban agrandando.

A las tres semanas del implante, Kaiba se libr¨® del ventilador mec¨¢nico y pudo volver a casa. Durante una serie de revisiones, los m¨¦dicos fueron comprobando c¨®mo el poli¨¦ster primero crec¨ªa con los bronquios para, despu¨¦s, ir desapareciendo. Hoy, con tres a?os y medio, Kaiba no sufre de traqueobroncomalacia y la f¨¦rula hace tiempo que se fue por el retrete.

Un dise?o r¨¢pido y personalizado

"El proceso de fabricaci¨®n de la f¨¦rula muestra el poder de la combinaci¨®n entre un dise?o digital espec¨ªfico para cada paciente y la impresi¨®n 3D, la capacidad para crear dispositivos personalizados o, incluso, desarrollar objetos completamente nuevos para una necesidad concreta", comenta el profesor de ingenier¨ªa biom¨¦dica de la Universidad de Michigan y responsable de la creaci¨®n del implante, el doctor Scott Hollister.

Adem¨¢s, el dise?o digital y la impresi¨®n 4D de biomateriales es cuesti¨®n de d¨ªas, como demuestra el caso de Garret, que apenas ten¨ªa 16 meses cuando le hicieron el implante. En su caso, ten¨ªa afectados los dos bronquios, por lo que necesit¨® dos f¨¦rulas. "Las dos ten¨ªan que ser colocadas en un peque?o espacio donde la tr¨¢quea y los bronquios se unen. Para este paciente, nos reunimos un mi¨¦rcoles, modificamos el programa y creamos el dise?o el jueves e imprimimos las f¨¦rulas el viernes para implantarlas la siguiente semana. Del desarrollo de un nuevo dispositivo hasta tener una f¨¦rula implantable nos llev¨® tres d¨ªas", explica Hollister.

El poli¨¦ster usado en el implante se degrada al ritmo en que se desarrollan los bronquios

Con Kaiba habiendo cumplido su sue?o de ver en persona a Mickey Mouse, con Garret, el caso m¨¢s complicado, que solo tiene que conectarse al ventilador cuando se va a cama, o incluso con el peque?o Ian, que acaba de cumplir un a?o desde el implante, los investigadores creen que su historia puede ser solo el principio de algo m¨¢s grande.

"El potencial de la impresi¨®n 3D de material m¨¦dico para mejorar la personalizaci¨®n y los resultados para el paciente es evidente, pero su implementaci¨®n en la pr¨¢ctica m¨¦dica se enfrenta a grandes barreras", escriben los autores en las conclusiones de su trabajo. Una es la regulaci¨®n existente, que a¨²n tiene que adaptarse a esta nueva tecnolog¨ªa. Pero hay otro factor y no es otro que "la falta de inter¨¦s econ¨®mico de la industria", aclaran. Enfermedades tan raras como la traqueobroncomalacia, que afecta a 1 de cada 2.500 ni?os, no interesan demasiado a los fabricantes. Para peque?os como Kaiba, Garret e Ian, solo la impresi¨®n 3D puede ser la soluci¨®n.