Pablo Javier PiacenteEl nuevo modelo de corazón humano en 3D será una gran herramienta para la formación de los cirujanos, y podría ser además un nuevo paso para la bioingeniería en la búsqueda de órganos humanos funcionales. Fue creado por un grupo de ingenieros de la Carnegie Mellon University, en Estados Unidos.
De acuerdo a una nota de prensa, la innovación es el resultado del trabajo del especialista Adam Feinberg y su equipo, que desarrollaron una técnica denominada FRESH (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels). A partir de este enfoque, crearon el modelo de corazón humano haciendo uso de diferentes tecnologías.
Por un lado, emplearon datos de resonancia magnética para la base del modelo y usaron una impresora 3D especialmente desarrollada para su confección, que imita con máximo realismo la elasticidad del tejido cardíaco y las suturas. La investigación fue resumida en una publicación en la revista ACS Biomaterials Science and Engineering.
Luego de dos años de investigaciones arribaron al modelo definitivo, que permitirá a los cirujanos y médicos realizar prácticas con un modelo de corazón que responderá prácticamente igual a un órgano real, en función de las características del material con el cual fue diseñado.
Al mismo tiempo, el desarrollo promete tener implicaciones a largo plazo con relación al futuro de la investigación en órganos funcionales de bioingeniería, capaces de reemplazar partes del cuerpo humano. “Si bien aún existen obstáculos importantes en la bioimpresión de un corazón humano funcional de tamaño completo, creemos estar estableciendo su base fundamental”, indicó el líder de la investigación, Adam Feinberg.
Creando desde la nada
¿Cómo se hizo realidad este modelo de corazón humano? La técnica FRESH de bioimpresión en 3D emplea una aguja para inyectar una sustancia especial en un baño de hidrogel blando, que funciona como sostén del objeto mientras éste se imprime.
Al concluir esta etapa, una sencilla aplicación de calor permite que el hidrogel se derrita, haciendo que quede en pie únicamente el objeto bioimpreso en 3D, en este caso el modelo de corazón. Sin embargo, en el marco de esta investigación fue necesario superar algunos escollos.
Teniendo en cuenta que se trata de un modelo a escala real, los ingenieros necesitaron desarrollar una nueva impresora 3D realizada a medida. Esto era necesario para ubicar un soporte durante el baño de gel que sea lo suficientemente grande como para imprimir el objeto en el tamaño requerido.
Luego de concretar algunas pequeñas variantes en el software, buscando la mejor fidelidad posible en la impresión, el equipo ya estaba lista y finalmente el modelo se hizo realidad. Como se indicó anteriormente, las aplicaciones en el campo de la formación e investigación médica son realmente trascendentes.
Prácticas realistas
Según Feinberg, el modelo de corazón humano en 3D “trasciende la planificación visual de una intervención quirúrgica y permite también la práctica física. Ahora, el cirujano puede manipular el corazón y hacer que realmente responda como un tejido real. Al operar, los profesionales contarán con horas de práctica realista que son imposibles de lograr con otras herramientas”, expresó.
Es importante destacar que aunque los centros de salud más avanzados disponen de modelos de impresión 3D de órganos del cuerpo humano, tanto para la formación de los profesionales como para la educación de los pacientes, los mismos están realizados en plástico duro o caucho.
En cambio, el nuevo modelo de corazón humano bioimpreso en 3D ha sido confeccionado con un polímero natural suave denominado alginato, que le otorga propiedades similares al tejido cardíaco real. De esta manera, los cortes y suturas de los cirujanos se realizan de una forma casi idéntica a la que se lleva adelante en una operación verdadera.
Referencia
FRESH 3D Bioprinting a Full-Size Model of the Human Heart. Eman Mirdamadi, Joshua W. Tashman, Daniel J. Shiwarski, Rachelle N. Palchesko and Adam W. Feinberg. ACS Biomaterials Science and Engineering (2020).DOI:https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.0c01133
Foto de portada:
El modelo completo de corazón humano bioimpreso en 3D. Crédito: Adam W. Feinberg et al. / College of Engineering, Carnegie Mellon University.
Video y podcast: editados por Pablo Javier Piacente en base a elementos y fuentes libres de derechos de autor.
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