La impresión 3D ofrece precisión en defecto complejo osteoarticular

La tecnología de impresión 3D está revolucionando los abordajes actuales, fundamentalmente los que se enfrentan a defectos de elevada complejidad. En el Hospital Universitario La Paz, de Madrid, la Plataforma de Ingeniería Tisular e Impresión 3D (PITI3D), del Instituto de Investigación La Paz (IdiPAZ), dirigida por el cirujano general Ramón Cantero, ha presentado, junto al equipo del catedrático Enrique Gómez Barrena, jefe de Sección de Cirugía Ortopédica y Traumatología (COT), un ejemplo más de la alianza entre investigadores básicos y clínicos con el objetivo de ofrecer respuestas individuales a cada situación médica asistencial.

Aunque ya están seleccionando pacientes con defectos complejos, los datos del primer caso -un paciente joven, de 22 años, afectado de osteocondritis disecante masiva- así lo confirman. “Los defectos complejos de región articular se abordan tradicionalmente mediante aloinjertos, cuyo tallado no es siempre el más idóneo por tratarse de estructuras muy delicadas. Conseguir un ajuste adecuado a la superficie del cóndilo requiere moldes y guías sofisticadas. La tecnología de impresión 3D permite diseñar guías propias y adecuar moldes sobre los que se prueba el injerto antes de trasladarlo al paciente, en el mismo acto quirúrgico”, explica Gómez Barrena a DM.

A su juicio, la reconstrucción osteoarticular compleja mediante sistemas de 3D posibilita “un abordaje individual de elevada precisión, casi total, lo que se traduce en un resultado final óptimo”. En estas circunstancias, la reconstrucción necesita incluso de un aloinjerto -que en el futuro podría ser de un biomaterial en el que se pueda sembrar y rellenar-y en el que se aprovecha la potencia biológica de los tratamientos existentes. El fin es que el aloinjerto se adapte con gran precisión y que consiga que la articulación funcione desde el momento del implante, hecho que ofrece la 3D, según los estudios de viabilidad”.

Implante final

En el ámbito de la cirugía ortopédica, y específicamente en el osteoarticular, el diseño a medida del instrumental presenta otros beneficios, en este caso quirúrgicos. De hecho, en el caso realizado en La Paz, una cirugía de estas características tiene una duración aproximada de hora y media, “con rodilla abierta y manipulación sustancial en un cartílago joven. Con la intervención artroscópica y el diseño del implante con la ayuda de las guías y los moldes en 3D, la cirugía se ciñe a media hora”, explica el profesional.

La resolución de defectos, en este caso osteoarticulares, mediante el manejo de biomateriales y utilización de los mismos -bien como moldes o como implantes-, son los principales ámbitos de aplicación clínica. En estos momentos, el equipo de la citada Plataforma se centra en la fase de su utilización como moldes, pero el avance en precisión, en hueso y articulaciones, es notable para evitar manipulación y ofrecer personalización al paciente, en este caso del aloinjerto. No obstante, “se está diseñando un modelo sobre el que tallar el implante final”, indica Daniel Cermeño, coordinador de la PITI3D, quien aclara que la fase actual se centra en los materiales biológicos que se implantan y que reforzará la investigación, sobre todo de células mesenquimales, para la adaptación al biomaterial, terreno este de la medicina regenerativa.

En este sentido, Gómez Barrena explica que el equipo participa de forma paralela en destacados proyectos europeos, como en el Horizonte 2020 (H2020), y concretamente en el Orthounion, que persigue la curación de fracturas complicadas de huesos largos mediante el uso de células madre.

Cantero subraya que este tipo de plataformas ofrece terapia individualizada en muchos ámbitos de la medicina. “Tenemos una guía a través de la que podemos trasladar un determinado defecto al material que se quiera utilizar. La peculiaridad es que “es un material único para un paciente, para su defecto concreto y con sus medidas exactas. Una ventaja añadida es que disponemos de nuestras propias impresoras”.

Extensión de ámbitos

Carlos Biec, Daniel Cermeño, Mario Juárez, Enrique Gómez Barrena, José Manuel Baena y Ramón Cantero, de La Paz, de Madrid.

Las estrategias actuales de este tipo de tecnologías son realizar modelos de enfermedad, testado de fármacos y, por último, regeneración o curación de defectos. A pesar de que el campo inicial ha sido el de la cirugía ortopédica, la PITI3D del Hospital La Paz proyecta su trabajo en otros ámbitos de actuación, indica el director de esta plataforma. El proyecto Lab on a chip sobre cultivo de células madre fue el germen del trabajo de la actual plataforma de carácter transversal que dirige Cantero y que ha contado con la colaboración, entre otros especialistas, de José Manuel Baena, pionero en el diseño de las técnicas de impresión 3D.

“La transversalidad es un aspecto que siempre ha regido el trabajo de la PITI3D desde las primeras líneas de investigación:cáncer colorrectal, cirugía ortopédica, ámbito en el que colabora también con otro centro hospitalario, y dermatología, intentando, en esta última, crear modelos de melanoma y de piel artificial”.

Algunos de los proyectos de la plataforma PITI3D se centran en cáncer colorrectal, melanoma y piel artificial, todos de gran demanda asistencial

Una de las líneas de investigación del Lab on a chip se centra en cáncer colorrectal y en la búsqueda de fármacos eficaces en la enfermedad. Interesante es también el proyecto sobre generación de piel artificial, en colaboración con otros hospitales de Madrid, y cuya filosofía es la de “ofrecer soluciones reales a problemas clínicos que procedan tanto de pacientes, como de clínicos e incluso de investigadores”, apunta Cantero.

El caso de la piel sintética, por ejemplo, es uno de los paradigmas para la impresión 3D, pero el verdadero origen del proyecto proviene de la demanda asistencial y cuyo principal exponente sería la de los grandes quemados.

Soluciones reales

Actualmente, y según Cermeño, hay varias soluciones que se ofrecen para este tipo de pacientes, como el injerto autólogo, “cuya limitación proviene de la escasa disponibilidad de tejido y de que se trata de un procedimiento muy invasivo. En el caso de un aloinjerto, la compatibilidad inmunológica es incluso más limitante”. Cuando se ofertan terapias celulares o moleculares, basadas en la regeneración de la zona dañada, el problema radica en la forma de aplicación mediante inyecciones, “lo que no garantiza que la terapia se localice exclusivamente en la zona concreta que se quiere tratar”, explica el investigador, quien subraya que es precisamente en estos ámbitos donde la impresión 3D entra en juego. “Las tecnologías de impresión 3D ofrecen más posibilidades, ya que permiten la creación de una determinada estructura mediante la cual se controla la localización y el tamaño. En tejido cutáneo, por ejemplo, ya se han desarrollado modelos de piel por ingeniería tisular y por impresión 3D, pero desde una perspectiva más científica. Nuestro equipo no pierde de vista el punto científico, pero además recogemos el del paciente y el del médico, que es donde se encuentra la raíz de los problemas clínicos”.

Desde el punto de vista técnico de la impresión 3D, no obstante, los profesionales de La Paz tienen en cuenta la estructura de la piel, así como los tiempos en los que se deben aplicar los injertos desarrollados por impresión, respetando en todo momento los aspectos alusivos a la esterilidad, lo que se traduce en seguridad.

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