Los límites de la impresión en 3D: ¿podremos teletransportarnos algún día?
Estás encerrado en una máquina. Alguien pulsa el botón rojo y comienza a escanear digitalmente todos los detalles de tu ser. El cruel artilugio te va destruyendo al mismo tiempo, pero no tienes por qué preocuparte: tu final aún no ha llegado. Lejos de allí, otro aparato recibe toda la información que necesita sobre ti y te va imprimiendo por capas hasta crear una réplica exacta. Por fin has viajado a otro lugar sin esperar al metro.
El teletransporte gracias a la impresión 3D (o algo parecido, que las partículas de tu nuevo molde no van a ser las mismas) ya es una realidad. Eso sí, tendrías que ser un pequeño trozo de plástico para poder disfrutar de esta tecnología, desarrollada por un equipo de científicos del Instituto Hasso Plattner en Alemania.
Estos investigadores han creado su propio teletransportador con dos impresoras 3D, al que han apodado Scotty para rendir homenaje al personaje homónimo de 'Star Trek', aquella saga que a tantos hizo soñar con la posibilidad de desplazarse rápidamente a los más recónditos lugares.
Si la impresión 3D sirve para fabricar partes de aviones, casas o incluso la réplica de un Tyrannosaurus Rex de más de 66 millones de años, y si la bioimpresión revolucionará el futuro de la medicina, ¿qué partes de nuestro cuerpo podremos replicar y cuáles no será posible reproducir para que nos montemos en un futurista Scotty humano? ¿Dónde está la frontera entre el futuro de la ciencia y el comienzo de la ficción para fabricar un ser humano por partes?
LOS PRIMEROS: TEJIDOS PARA PROBAR FÁRMACOS
Hace dos años, muchos titulares anunciaban que Organovo, una de las empresas líderes en el sector de la bioimpresión, crearía el primer hígado impreso en 3D en poco tiempo. En realidad, esta compañía no ha desarrollado el órgano, sino que vende tejido hepático con una estructura similar a la de nuestros propios tejidos.
Sus impresoras reemplazan los tradicionales cartuchos por otros cargados con biotinta, una sustancia en la que han cultivado células. Esa biotinta se inyecta después sobre un hidrogel utilizado como soporte para que las células comiencen a crear su propia matriz extracelular y que después se desintegrará. El tejido resultante puede mantenerse en cultivo durante 40 días con el fin de investigar nuevas enfermedades y probar nuevos fármacos.
Eso sí, aunque Organovo tenga en mente la futura creación de hígados completos que supongan una revolución en la medicina regenerativa, todavía queda mucha investigación por delante para que los investigadores puedan crear un hígado que realmente pueda trasplantarse a humanos. “La impresión 3D intenta reproducir la anatomía de un tejido, crea una geometría 3D mallada, con las células repartidas de forma uniforme, para posteriormente y tras aplicar unos estímulos, generar un tejido 'in vitro'”, nos explica José Manuel Baena, CEO de Regemat 3D, una de las empresas españolas dedicadas a la bioimpresión.
La principal dificultad para conseguir fabricar un órgano realmente trasplantable es la vascularización de los tejidos: las células necesitan vasos sanguíneos que las nutran y recojan sus productos de desecho para sobrevivir. “En un futuro sí vamos a poder imprimir órganos y tejidos simples”, asegura por su parte Elisabeth Engel, investigadora del grupo de Biomateriales para Terapias Regenerativas del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC).
Ahora bien, ¿qué tejidos serán los primeros en reproducirse? El equipo de investigación de IBEC está estudiando cómo aunar impresión 3D y polímeros biocompatibles para mejorar la regeneración de nuestros huesos cuando hay una fractura demasiado grande y no pueden soldarse por sí mismos.
Las impresoras les permiten fabricar andamios mucho más precisos, de forma que los tejidos celulares tienen unas propiedades en contacto con el cartílago y otras diferentes en contacto con el hueso. El cartílago, un tejido que carece de vasos sanguíneos, será una de las estructuras que se reproducirán a corto plazo, antes incluso que nuestros huesos. En cuanto a las reconstrucciones óseas, ya se están realizando algunos avances: hace tan solo unos días un paciente del Hospital Universitario de Salamanca ha recibido las primeras protésis de costillas impresas en 3D del mundo, fabricadas con titanio y más perfectas que las tradicionales.
LA CREACIÓN DE ÓRGANOS COMPLETOS, A MEDIO PLAZO
Si los tejidos óseos o cartilaginosos están entre los primeros candidatos para replicar nuestro cuerpo, ¿qué partes podrán reproducirse posteriormente y cuáles no podríamos emular si pretendiéramos imprimir humanos cual figurita del comandante Spock?
“Tenemos la tecnología mecánica, electrónica e informática de la impresora 3D, la ciencia de los biomateriales y las células madre que nos permitirán poner todo en conjunto”, señala José Becerra, director científico de Bionand, el Centro Andaluz de Nanomedicina y Biotecnología. Con la combinación de esas tres tecnologías, se podrán componer algunos órganos, si bien habrá que realizar una intensiva experimentación 'in vitro' con biorreactores, sistemas que permiten que las células sigan viviendo y les lleguen los nutrientes, antes de llegar a realizar una investigación preclínica con ciertas garantías.
Este catedrático de Biología Celular en la Universidad de Málaga e investigador del Centro de Investigación Biomédica en Red BBN estima que en un periodo de entre 5 y 25 años se podrán llegar a fabricar artificialmente esos primeros órganos sencillos y esbozos de otros más complejos, que después tendrán que evaluarse para comprobar si pueden ser verdaderamente trasplantados a pacientes de la mano de la medicina regenerativa.
La epidermis contiene pocas capas de células y no está vascularizada, por lo que la piel podría ser el primer órgano que se conseguirá fabricar por impresión 3D y trasplantar a humanos. La tráquea o la vejiga también podrán fabricarse en unos pocos años. “La vejiga tiene muy pocos tipos celulares, estamos hablando de las células que tapizan la luz del órgano que se distienden cuando el globo está lleno y se encogen cuando el globo se vacía”, detalla José Becerra. Por eso, cree que veremos una vejiga impresa en 3D antes que un hígado o un riñón, órganos que tardarán más en ser creados artificialmente.
Investigadores del Instituto de Innovación Cardiovascular de la Universidad de Louisville han asegurado que, en ocho años, será posible crear el primer corazón completo impreso en 3D. Engel prefiere no poner fecha a esa creación, pero incide en que el corazón es un órgano muy complejo y con muchos tejidos, lo que se suma al problema de recrear su comportamiento mecánico, por lo que cree que será uno de los últimos órganos en poder reproducirse.
“Puedes implantar un andamio con condrocitos a un paciente, pero si las células no forman cartílago funcional, el paciente no se muere. Ahora, si implantas un corazón que no funcione, imagina lo que le puede llegar a pasar”, añade José Manuel Baena, CEO de Regemat.
Evidentemente, el órgano que ni siquiera podemos vaticinar si será algún día replicable es nuestro desconocido y complejo cerebro, cuyos secretos pretenden descifrar, en un futuro, iniciativas como el ambicioso Human Brain Project. El director científico de Bionand no cree que la impresión del cerebro sea viable “en absoluto”, teniendo en cuenta la complejidad de las funciones de coordinación e integración que realiza: “No tenemos todavía una visión clara sobre su funcionamiento, difícilmente se puede pensar en su reproducción por estos procedimientos”.
Por el momento, un equipo de científicos australianos ha desarrollado un método para imprimir estructuras cerebrales usando neuronas de ratones preservadas en un hidrogel que fueron capaces de sobrevivir y conectarse entre ellas.
“Utilizar las células de los propios pacientes nos hará posible entender cómo se desarrollan las enfermedades neurológicas y probar nuevas terapias”, nos explica Gordon Wallace, director del Instituto de Investigación de Polímeros Inteligentes de la Universidad de Wollongong de Australia. Eso sí, considera que, al menos hasta dentro de una década, no se podrá determinar cuáles serán los límites de esta tecnología.
¿UNA INCUBADORA DE ÓRGANOS IMPRESOS? UN RETO DE FUTURO
Como no podemos andar por la vida como pollos sin cabeza, ya sabemos que, por el momento, lo de pedir a nuestro Scotty que nos teletransporte gracias a la impresión 3D no va a ser posible, al menos con el conocimiento científico actual.
“Las tecnologías que ya existen darán lugar a la impresión de ciertos órganos artificiales que se puedan implantar en personas, pero lo otro [imprimir un humano en 3D] es ir más allá de Marte ahora mismo. Es ciencia ficción”, asegura José Becerra, que cree que la formación de un individuo es tan compleja que seguramente nunca se podrá reproducir en un laboratorio, aún sin contar con las implicaciones éticas y legales que conllevaría.
No obstante, habría una forma de salvar los obstáculos éticos de crear seres como nosotros, con razonamiento y sentimientos: Elisabeth Engel elucubra sobre la posibilidad, inviable con el conocimiento científico actual, de crear en un futuro cuerpos impresos en 3D sin cerebro. Estos cuerpos serían en realidad incubadoras de órganos personalizadas para cada uno de nosotros (con nuestras propias células) de los que potencialmente podríamos beneficiarnos cuando padezcamos ciertas enfermedades o lesiones.
La investigadora nos sugiere, entre risas, dejar constancia de este futurista proyecto, por si dentro de un siglo a alguien se le ocurre crear ese segundo molde para las personas que lo necesiten. Al fin y al cabo, no iba a ser la primera ni la última idea que saltara de la fantasía a la realidad: el propio Martin Cooper, considerado padre del teléfono móvil, reconoció haberse inspirado en el comunicador que utilizaba el capitán Kirk.
Así que los que soñaban con teletransportarse como en 'Star Trek' tendrán que conformarse con saber que unos investigadores han descubierto cómo trasladar una figurita de plástico única en el mundo gracias a la impresión 3D. Eso sí, podrán consolarse pensando que la bioimpresión cumplirá una función mucho más importante dentro de unos años: desarrollar órganos artificiales que puedan trasplantarse para salvar vidas.
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Las imágenes de este artículo son propiedad de Regemat 3D, Patrick J. Lynch y U.S. Army Materiel Command
