2ºBachillerato

TIC 14-15

TIC 14-15Impresión 3D enfocado hacia la medicina

INVES-TIC-ACCIÓN

Claudia Marquiegui Gutiérrez

Impresión 3d orientado hacia la medicina

TEMA DEL TRABAJO

Aunque se lleva bastante tiempo trabajando en las impresoras 3D, para mí

es una novedad. Éstas han supuesto un verdadero avance en muchos campos de

trabajo, y en especial en la medicina. Puesto que me gustaría dedicarme a esto

en el futuro, mi investigación se va a centrar sobre todo en las mejoras que ha

tenido en cuanto al mismo.

En relación con la medicina, la impresión 3D ha supuesto una mejora

notable en la bioimpresión, es decir, fabricar nuevos órganos mediante una

impresora 3D y en la fabricación de prótesis, tema en el que me voy a centrar

para mi investigación.

OBJETIVO

Como ya he dicho anteriormente, aunque no nos sea demasiado familiar,

esta nueva forma de impresión lleva en marcha durante bastante tiempo .

Con esta investigación pretendo informarme más sobre el tema y aprender

todas las utilidades, sobre todo para mi futuro laboral, que ofrece esta nueva

forma de impresión.

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN

1.1. ¿POR QUÉ ESTE TEMA?

2. EN QUÉ CONSISTE LA IMPRESIÓN 3D

2.1. HISTORIA DE LA IMPRESIÓN 3D

2.2. MATERIALES Y FUNCIONAMIENTO

2.3. APLICACIONES EN DIVERSOS ÁMBITOS

3. APLICACIONES EN LA MEDICINA

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Impresión 3d orientado hacia la medicina

3.1. MODELOS PARA EL APRENDIZAJE

3.2. BIOIMPRESIÓN 3D

3.3. PRÓTESIS

3.1.3.1. SU FUNCIONAMIENTO

3.1.3.2. USOS Y EJEMPLOS

3.1.3.3. VENTAJAS Y DESVENTAJAS

1. INTRODUCCIÓN

1.1 ¿POR QUÉ ESTE TEMA?

De entre todos los temas que se nos daban a elegir para la investicacción

yo he escogido la impresión 3D. Para poder hacer de este proyecto un trabajo un

poco más personal y con más implicación por mi parte, he decidido enfocarla

hacia mi futuro laboral y mi campo de interés. Por eso mi trabajo consiste en la

impresión 3D enfocado hacia el ámbito de la medicina, y más en concreto, las

prótesis.

A pesar de que esta tecnología es bastante nueva para mí, lleva tiempo en

marcha y la velocidad en la que avanza es increíble. Por eso, durante la

realización de este trabajo pretendo comprender un poco más la materia a tratar,

esto es, el funcionamiento de la técnica, las aplicaciones que tiene en general y

las aplicaciones que tiene en la medicina. Pero sobre todo quiero estar más

informada sobre el futuro que promete ya que lo más probable es que yo me

encuentre involucrada en el mismo.

2. EN QUÉ CONSISTE LA IMPRESIÓN 3D

La impresión 3D consiste en un grupo de tecnologías a partir de las cuales

un objeto tridimensional es creado mediante la superposición de capas sucesivas

de material. A diferencia de otras tecnologías de fabricación por adición, éstas son

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Impresión 3d orientado hacia la medicina

más rápidas, más baratas y más fáciles de usar. El proceso de impresión consiste

en producir un objeto 3D físico a partir de un modelo 3D diseñado por ordenador.

2.1. HISTORIA DE LA IMPRESIÓN 3D

Todo comenzó en 1983 cuando un inventor llamado Chuck Hull, experto en

el campo de la óptica iónica ideó el primer método de impresión 3D, la

denominada estereolitografía. Ésta consistía en un proceso de fabricación por

adición. Más tarde, en el año 1988 la compañía “3D systems” fundada por el

mismo visionario comercializó las primeras máquinas que funcionaban

estereolitograficas.

Desde este momento hasta el año 1990 se crearon dos nuevas formas de

impresión: impresión por deposición de material fundido (FDM) y la impresión

láser (SLS). En 1990 Scott Crum, inventor del sistema FDM fundó la empresa

“Stratasys” con la intención de comercializar su invento.

La revolución llegó en 1993, cuando unos estudiantes de MIT

(Massachusetts Institute of Technology) tuvieron la ingeniosa idea de abrir una

impresora normal de papel y sustituir la inyección de tinta por una especie de

polvillo, naciendo así la impresión 3D por inyección. Dos años más tarde, estos

estudiantes comercializaron su idea con la empresa 3d Systems.

En 2005 el Dr. Bowyer de la universidad de Bath (Reino Unido) diseñó la

primera máquina autorreplicante, el RepRap, lo cual supuso una normalización de

las impresoras y facilitó el acceso del público a ellas. Por último, en el año 2009 la

empresa Organovo desarrolló la primera impresora 3D MMX Bioprinter, dando

comienzo a la bioimpresión.

2.1. MATERIALES Y FUNCIONAMIENTO

Existen diversos métodos para imprimir en tres dimensiones: inyección,

deposición de fundente, fotopolimerización, estereolitografía.... Yo voy a

centrarme concretamente en dos de los métodos más utilizados, la impresión por

inyección y la impresión por deposición de material fundente.

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El más parecido a la impresión de papel es mediante la inyección. En ésta,

la impresora crea el objeto capa a capa: primero, coloca una capa de polvo muy

fina a la que un cartucho parecido a la de las impresoras tradicionales inyecta un

pegamento para fijar la parte que queremos que quede sólida, a la primera capa

se le añadirá otra con la que se llevará a cabo el mismo procedimiento y así

sucesivamente. Para finalizar, tendremos que eliminar el polvo restante que no

haya quedado fijado. Para realizar este tipo de impresión necesitaremos

materiales como: polvos termoplásticos, polvos cerámicos y polvos metálicos.

Otro de los métodos es la deposición de fundente, fue desarrollada por

Stratasys y además de caracterizarse por ser muy sencillo también lo hace por su

precio asequible. Consiste en fabricar objetos tridimensionales mediante la

superposición de capas de materiales. Estos materiales se van uniendo formando

pequeñas capas una encima de otra dando como resultado final un objeto en 3

dimensiones. En cuanto a los materiales utilizados, estos suelen ser

termoplásticos. Son materiales que se deforman al aplicar energía calorífica, y

cuya forma se mantiene y se endurece al enfriarse. Además son reciclables

puesto que se elaboran a partir de combustibles fósiles. También pueden ser:

metales eutécticos, materiales comestibles o polietileno de alta intensidad.

2.3. APLICACIONES EN DIVERSOS ÁMBITOS

Hoy en día la impresión 3D puede ser aplicada en campos muy diversos.

Entre otros beneficios, el uso de impresoras 3D permite la replicación de objetos

reales sin el proceso de moldeo lo cual ha sido de gran ayuda para muchos

ámbitos de trabajo.

Pocos son los campos donde no ha habido un desarrollo debido a la

impresión 3D, ha afectado tanto a sectores de peso en la sociedad como aquellos

de menor relevancia.

Se pueden elaborar objetos sencillos como pueden ser juguetes, figuras

de tamaño pequeño y hasta fundas de móviles al gusto de cada uno. También

ofrece la posibilidad de crear ropa y accesorios a medida, como por ejemplo unos

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Impresión 3d orientado hacia la medicina

zapatos. Con respecto al arte, ya son varias las exposiciones de artistas cuyo

trabajo ha estado hecho a partir de impresoras 3D. Desde piezas para máquinas

o incluso aviones hasta comida o arte, nadie se puede resistir a los beneficios que

ofrece esta nueva técnica.

3. APLICACIONES EN LA MEDICINA

La aplicación que ha causado una mayor revolución entre todas ellas ha

sido en el campo de la medicina. Donde la impresión 3D ha dejado de ser una

promesa para convertirse en una herramienta para los profesionales de la salud.

3.1. MODELOS PARA EL APRENDIZAJE

Hay veces que en la medicina se dan casos muy complejos, como por

ejemplo tumores que se encuentran en sitios muy delicados del cuerpo humano.

En estas intervenciones la vida del paciente depende de una sola oportunidad. La

impresión 3D ha hecho que eso no tenga que volver a suceder. Se pueden crear

modelos exactos de la zona a tratar en los que practicar antes de la operación,

para poder gozar de una mayor soltura y una mayor probabilidad de realizar con

éxito las intervenciones.

Esta posibilidad ya está dando sus frutos, es el caso de Marc, un niño de

cinco años al que lograron salvar la vida. En el hospital de Sant Joan de Déu

diseñaron una copia exacta del tumor que padecía el niño (un neuroblastoma de

gran tamaño). Según la página web hipertextual, el equipo de médicos practicó

con los modelos y pudieron realizar con éxito la intervención1.

3.2. BIOIMPRESIÓN DE ÓRGANOS

La bioimpresión es uno de los campos que ha nacido a raíz del desarrollo

de la impresión 3D. Esta consiste principalmente en la impresión de órganos

funcionales que pueden sustituir a los órganos del cuerpo humano.

1 Lara, I. (2014, julio, 4). 3 Innovadoras aplicaciones de la impresión 3D en la Medicina. Recuperado de: 3 innovadoras aplicaciones de la impresión 3D en la Medicina

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Impresión 3d orientado hacia la medicina

Los científicos obtienen células humanas de biopsias o células madre y

permiten que se multipliquen en una placa de Petri (un recipiente de cristal o

plástico redondo que se utiliza principalmente para cultivar bacterias, mohos u

otros microorganismos). A partir de este cultivo obtienen una especie de “tinta

biológica” que introducen en la impresora 3D. La máquina se caracteriza por estar

ya lista para organizar células de forma tridimensional. El deseo de los médicos

es que cuando éstas sean colocadas en el cuerpo se integren con los demás

tejidos.

En el año 2011 en una universidad de Washington, Estados Unidos, se

crearon huesos a partir de un material muy parecido al del tejido óseo. Estos

pueden ser utilizados para reparar lesiones; además, inyectando esta sustancia

en el hueso natural dañado se podrían utilizar como un andamio para hacer

crecer nuevas células.

Pero estas técnicas no solo se quedan en la teoría sino que ya han sido

aplicadas a la práctica. Según el artículo publicado por 20 minutos, un grupo de

médicos e ingenieros del Colegio Médico Weill Cornell han conseguido llevar a

cabo unos geles inyectables que reconstruyen el cartílago de la oreja2. Además la

empresa de investigación Organovo ya ha conseguido imprimir el tejido hepático,

el cual es capaz de realizar todas las funciones características del hígado.

Todavía no se han conseguido crear hígados funcionales pero se planea que no

tardarán mucho en llegar.

El caso que causó más revuelo en este mundo fue cuando en un hospital

universitario de Utrecht (Holanda) trasplantaron un cráneo completo en una mujer

holandesa de 22 años. La operación duró 20 horas y su dificultad radicaba en el

grosor del cráneo de la paciente. Ésta padecía una enfermedad que afectaba a

los huesos y que hacía que su cráneo aumentara de grosor. Según el jefe de la

operación, “ella no tenía otra alternativa” 3 , la presión que ejercía el hueso sobre

2 González, D. ( 2014, octubre, 8). La magia de las impresoras 3D, máquinas que fabrican casas, alimentos y órganos humanos. 20 minutos. Recuperado de: La magia de las impresoras 3D, máquinas que fabrican casas

3 Bon Werbeij. (2014, marzo, 30). Las aplicaciones de la impresora 3D revolucionan la medicina. Recuperado de: Las aplicaciones de la impresora 3D revolucionan a la ...

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Impresión 3d orientado hacia la medicina

su cerebro iba a acabar con su vida. Lo increíble de esto es que los síntomas que

padecí antes de la intervención quirúrgica (problemas con la vista y fuertes

dolores de cabeza) han desaparecido por completo. Además, la operación no es

notable físicamente.

3.3. PRÓTESIS

En mi caso, debido principalmente a mis intereses personales, he decidido

centrarme en las prótesis. Según la enciclopedia virtual Wikipedia “La prótesis es

una extensión artificial que reemplaza o provee una parte del cuerpo que falta por

diversas razones”4. Es habitual que éstas sean confundidas con aparatos

ortopédicos, ortesis, pero se diferencian en que las prótesis deben reemplazar el

miembro del cuerpo, es decir, dar la misma función que daría el miembro natural.

Gracias a la impresión 3D, éstas han tenido una mejora notable en los

pasados años. A continuación explicaré el funcionamiento, los materiales, las

ventajas e inconvenientes y por último algunos ejemplos.

3.1.3.1. SU FUNCIONAMIENTO

El funcionamiento de una prótesis creada a partir de la impresión 3D es

relativamente sencillo. La prótesis es diseñada por ordenador gracias a

programas como por ejemplo “autoCAD” posteriormente se imprime mediante

alguno de los diferentes métodos ya explicados y por último comienza su uso.

Normalmente éstas suelen estar constituidas a base de titanio y materiales

plásticos o cerámicos.

3.1.3.2. USOS Y EJEMPLOS

Hay muchísimos ejemplos de experiencias satisfactorias que ha vivido la

gente gracias a este nuevo descubrimiento.

En primer lugar, una de las grandes aplicaciones que ha tenido ha sido a la

hora de crear exoesqueletos. Éstos consisten en mecanismos que adosados a un

miembro del cuerpo consiguen mejorar el funcionamiento del mismo.

4 Anónimo. (2014, agoto, 6). Prótesis. Recuperado de: Prótesis

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Emma, una niña de Filadelfia, Estados Unidos, nació con una enfermedad

llamada artrogriposis múltiple congénita (AMC). Ésta provoca la rigidez de

articulaciones y el subdesarrollo de músculos. Gracias a un cito esqueleto llamado

WREX la niña era capaz de abrazar, jugar y alimentarse por sí misma. El único

problema era que Emma, al tener solo 2 años, era demasiado pequeña para llevar

el aparato por su elevado peso y tamaño. Pero gracias a la impresión y a la

colaboración de algunos investigadores, fueron capaces de imprimir un

mecanismo exclusivo para ella, de bajos costes y funcionamiento perfecto. Como

dijo la madre de la niña dijo que lo mejor es que si se rompe una pieza del aparato

lo único que tiene que hacer es sacarle una foto y enviarla al creador del

exoesqueleto, inmediatamente después él puede imprimirla sin complicación

ninguna5. Ahora Emma vive una vida normal como cualquier otra niña de 5 años

salvo que como ella dice tiene “brazos mágicos”6.

A raíz del desarrollo de esta técnica han surgido proyectos como el Project

Daniel, Not impossible. Este proyecto pretende “proporcionar brazos prostéticos a

jóvenes amputados en la guerra del sur de Sudán”7. El nombre del proyecto está

dedicado a Daniel Omar, quien cuidando del ganado de su familia perdió ambos

brazos a causa de una explosión. Mick Ebeling, productor de cine y filántropo

conoció su caso y decidió viajar a un campo de refugiados donde estaba. Según

el artículo publicado en la página web de televisión española, Daniel recibió una

prótesis de brazo y fue capaz de comer por sí solo desde que fue herido8.

3.1.3.3. VENTAJAS Y DESVENTAJAS

La mayor ventaja que presenta esta nueva manera de crear prótesis es

que estas pueden estar hechas a medida. Puesto que el diseño de la prótesis se

hace por ordenador, esto ofrece la posibilidad de crearla “a tu gusto” por así

5 Stratasysfdm.( 2012, agosto, 1). 3-D printed “Magic Arms”. Recuperado de: 3D

6 Stratasysfdm.( 2012, agosto, 1). 3-D printed “Magic Arms”. Recuperado de: 3D

7 De Ferrol, R. (2013, enero, 13). Las impresoras 3D fabrican en casa ecografías, lámparas o cartílagos

humanos. Y cuestan mil euros. Recuperado de: Las impresoras 3D fabrican en casa ecografías, lámparas o ...

8 De Ferrol, R. (2013, enero, 13). Las impresoras 3D fabrican en casa ecografías, lámparas o cartílagos

humanos. Y cuestan mil euros. Recuperado de: Las impresoras 3D fabrican en casa ecografías, lámparas o ...

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Impresión 3d orientado hacia la medicina

decirlo, no hay que seguir un modelo estrictamente. Se pueden cambiar las

medidas y el diseño de la misma atendiendo a las necesidades del paciente.

La segunda ventaja de mayor peso es la disminución del coste de las

prótesis. Gracias a que no se necesita demasiada mano de obra, es decir, su

elaboración es mucho más sencilla de lo que era antes, su valor es muchísimo

menor. A pesar de que esto no parezca semejante revolución ha cambiado la

vida de muchos que no podían optar a ellas por su elevado precio.

Es el caso de José Delgado, un estadounidense que ha decidido cambiar

su prótesis de mano, cuyo valor era de 42.000 dólares, por una más sencilla

creada a partir de una impresora 3D que ha costado tan solo 50 dólares.

La mayor desventaja que supone esta gran innovación es la disminución

de puestos de trabajo . Como con todas las máquinas desarrolladas, esto conlleva

a una gran consecuencia, el reemplazo de las personas. La eficiencia de la

tecnología sobre el hombre es indudablemente mayor, y por lo tanto implica que

el segundo sea reemplazado por el primero. Aunque esto sea una mala noticia

para muchos trabajadores del sector, la tecnología avanza constantemente y

nosotros debemos hacerlo con ella. A pesar de que muchos trabajadores sean

destituidos, otros puestos serán creados.

5*. CONCLUSIÓN

Al finalizar este trabajo, soy consciente del poco conocimiento que tenía

acerca del tema. Me doy cuenta de que la impresión 3D es una de las mayores

revoluciones de este siglo, ya que ha supuesto desarrollo para la mayoría de

sectores que conforman la sociedad, en especial la medicina, y la mejora de la

vida de muchas personas.

Me alegro de haber escogido este tema porque me doy cuenta de que

ahora poseo un conocimiento básico sobre la materia, lo cual me será muy útil en

el futuro. Espero poder seguir aprendiendo más sobre ella y voy a intentar

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mantenerme informada sobre los futuros avances que tenga. La impresión 3D ya

ha revolucionado muchos campos y apenas acaba de empezar. Espero que todas

las promesas que tiene para el futuro esta tecnología se cumplan y que no deje

de evolucionar.

6*. WEBGRAFÍA

- Anónimo. (2014, diciembre, 15). Impresión 3D. Recuperado de: Impresión 3D

- Anónimo. (2014, marzo, 30). Las aplicaciones de la impresora 3D revolucionan la

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Recuperado de: Bioimpresión 3D: lo que hay y lo que vendrá

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lámparas o cartílagos humanos. Y cuestan mil euros. Recuperado de: Las

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- Jonatías. (2014, marzo, 1). Impresoras 3D para uso medico entrevista a Jorge Chernoff Recuperado de:Impresoras 3D para uso medico entrevista a Jorge Chernoff

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- Morrison, H. (2013, agosto, 28). Impresión de órganos Ya es posible imprimir riñón en 3D con impresora biológica. Recuperado de: Impresión de órganos Ya es posible imprimir riñón en 3D ...

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Impresión 3d orientado hacia la medicina

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Muy Interesante. Recuperado de: Crean riñones artificiales con una impresora 3D

- Stratasysfdm( 2012, agosto, 1). 3-D printed “Magic Arms”. Recuperado de: 3D

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