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Publicado el 1 de octubre de 2021 por Carlota V.

Se espera que la fabricación aditiva en el sector de los implantes médicos alcance los 270 millones de dólares en 2025. Anteriormente, le presentamos una selección de las órtesis impresas en 3D más innovadoras del mercado. La impresión 3D permite la personalización de implantes médicos que responden a las necesidades específicas de cada paciente. Las soluciones creadas con la impresión 3D superan regularmente a los métodos de implante tradicionales en términos de diseño, tiempos de fabricación, costos asociados y, a menudo, se mejora la comodidad del paciente y la experiencia con el implante. Hoy, echamos un vistazo a los implantes impresos en 3D, utilizados para reparar un órgano, tratar una enfermedad o complementar una función, durante un período de tiempo generalmente prolongado. Los implantes de impresión 3D de hoy están hechos de titanio, un metal apreciado por el sector médico por su biocompatibilidad. El cuerpo generalmente acepta bien este material, un componente clave cuando se trata de la colocación de implantes. A continuación, encontrará algunos ejemplos de implantes impresos en 3D. ¡Esta lista no es exhaustiva, así que no dude en sus comentarios al final del artículo!

Válvulas cardíacas de silicona impresas en 3D

Por supuesto, los implantes no solo incluyen huesos, aunque son más fáciles de crear y, por lo tanto, más prolíficos en el mercado. Recientemente, también hemos visto ejemplos de implantes para piezas originalmente hechas de tejido orgánico. Por ejemplo, este caso de una prótesis valvular cardíaca bioinspirada, realizada con silicona AM. Creadas en colaboración entre un equipo de investigadores de ETH Zurich y la empresa sudafricana Strait Access Technologies, estas válvulas cardíacas artificiales impresas en 3D se crearon como una forma de reemplazar las válvulas en una población que envejece. Los investigadores decidieron crear la válvula de silicona, ya que es compatible con el cuerpo humano. Además, mediante el uso de la impresión 3D, podrían fabricar una válvula que se adapte mejor al paciente. Cabe señalar que, aunque los resultados iniciales fueron prometedores, estiman que pasarán otros 10 años antes de que estas válvulas cardíacas impresas en 3D puedan estar realmente en el mercado.

Una retina artificial de carbono impresa en 3D

Una aplicación adicional para la impresión 3D más allá de los huesos es para las retinas. En este caso, un ingeniero australiano desarrolló una retina artificial impresa en 3D hecha de carbono para ayudar a las personas a ver de nuevo. El Dr. Matthew Griffith de la Universidad de Sydney hizo un gran avance cuando se dio cuenta de que, esencialmente, como una computadora, un cuerpo es solo un semiconductor a base de carbono. Con este conocimiento, determinó que podía replicar un ojo mediante la creación de un dispositivo de carbono (y, por lo tanto, totalmente biocompatible) que absorbía la luz y luego creaba una carga electrónica, exactamente como un ojo. Además, gracias a la fabricación de bajo coste con impresión 3D, le fue totalmente posible diseñar él mismo esta retina artificial. Aunque el dispositivo aún no está terminado y ni siquiera se someterá a estudios clínicos hasta los próximos tres a cinco años, Griffith tiene la esperanza de que sea útil para los pacientes que han perdido la vista, incluso para restaurar potencialmente la visión del color, lo que actualmente no es posible. .

Una nueva forma de hacer reemplazos de rodilla

Según las estadísticas, casi 1 millón de personas se someten a cirugías de rodilla y cadera cada año, lo que las convierte en una de las cirugías de reemplazo más comunes. Y, sin embargo, muchos de estos reemplazos fallan y, sorprendentemente, a pesar de este hecho, la tecnología de reconstrucción articular no ha cambiado significativamente en los últimos 50 años más o menos. La empresa estadounidense Monogram Orthopaedics tiene la misión de cambiar esto. Actualmente están desarrollando una solución de producto que combina la impresión 3D y la robótica para permitir la personalización masiva de implantes ortopédicos. Estos implantes están diseñados, según la compañía, para lograr el máximo contacto cortical y estabilidad y diseñar una parte que se acerque lo más posible a la anatomía original del paciente (gracias a una tomografía computarizada que permitirá una representación 3D de la estructura ósea original e impresión 3D usando una aleación de titanio) como sea posible, lo que hace que los implantes sean menos dolorosos y menos propensos a fallar. Aunque aún no han comercializado el producto, han alcanzado una serie de logros, incluida la recaudación de $ 16,7 millones y ya completaron su primer procedimiento de artroplastia total de rodilla (TKA) en marzo de 2021.

Implantes restauradores orales-maxilofaciales

AB Dental utiliza la sinterización selectiva por láser (SLS) para crear sistemas de implantes personalizados y ha innovado la tecnología y la aplicación en el campo oral-maxilofacial. El sistema de la empresa permite a los médicos planificar tratamientos de restauración dental y facial con más precisión en comparación con los métodos tradicionales. La compañía ofrece varios implantes restaurativos impresos en 3D para pacientes, incluido el aumento del techo del seno, la reparación del hueso orbital y un implante subperióstico para mandíbulas reabsorbidas.

Crédito de la foto: AB Dental

Huesos microporosos personalizados

Con el lema de marca registrada "Imprimimos hueso", Particle3D fue lanzado en 2014 por dos estudiantes de ingeniería médica y su profesor con el objetivo de desarrollar una nueva solución para reemplazar el hueso destruido o extirpado quirúrgicamente. En la actualidad, Particle3D sigue desarrollando implantes óseos específicos para pacientes basados ??en la tomografía computarizada/resonancia magnética del propio paciente, lo que da como resultado implantes impresos en 3D que brindan una arquitectura interna única similar a la del hueso que contiene micro y macro porosidades, al igual que el hueso real.

Implante de fusión intersomática espinal impreso en 3D

NanoHive Medical es pionera en implantes de fusión entre cuerpos espinales impresos en 3D. Usando su tecnología patentada de celosía biomimética Soft Titanium, la compañía ofrece a los cirujanos y a sus pacientes propiedades de módulo elástico biomecánico, imágenes de diagnóstico precisas y atracción e integración de células de osteoblastos, todo lo cual resulta en menos rigidez o incomodidad experimentada por el paciente y una estabilidad del implante más rápida en comparación a los métodos de implante PEEK existentes.

Crédito de la foto: NanoHive Medical

Siguiente Matrixx

La empresa estadounidense Nexxt Spine lleva varios años especializándose en la fabricación de implantes para enfermedades de la columna. Con Nexxt Matrixx, la compañía ha logrado otra innovación: los implantes de titanio impresos en 3D están destinados a apoyar la osteogénesis, mejorar la topografía de la superficie y promover la producción de factores angiogénicos. El nombre parece estar inspirado en la rejilla 75% porosa del implante, que promueve la osteointegración y la visualización radiológica. La empresa utiliza equipos de GE Additive en la fabricación de sus implantes y, por tanto, confía en el proceso DMLM para fabricar sus piezas de titanio. Andy Elsbury, fundador de Nexxt Spine, afirma que los pacientes y las clínicas se benefician especialmente de la resistencia y la biocompatibilidad de los implantes de titanio.

Integración de un implante ocular

La órbita es la cavidad ósea en la que se asienta el ojo, cada una de forma diferente de persona a persona. Por lo tanto, los procedimientos quirúrgicos alrededor de la órbita son complejos y, a menudo, largos, especialmente cuando se trata de implantes: los médicos deben garantizar la posición de la órbita y su correcta inserción. En el Centro Industrial de la Universidad Politécnica de Hong Kong, un equipo imprimió modelos en 3D para facilitar estas operaciones. El equipo comienza con el escáner y la radiografía del paciente para crear un modelo CAD. Luego imprime las partes superior e inferior de un molde en una máquina Stratasys con un termoplástico biocompatible y luego presiona una hoja de titanio en el molde para obtener la forma del implante. Este no es un implante impreso en 3D per se, pero queríamos presentarle este caso de aplicación que reduce significativamente los tiempos de operación.

A la izquierda, el molde utilizado para crear la forma del implante; a la derecha, un modelo de órbita para ayudar a los cirujanos en sus operaciones. (Crédito de la foto: Stratasys)

El primer implante de clavícula de PEEK impreso en 3D

En febrero de 2019 os informamos de un gran avance en el mundo médico: el fabricante de impresoras 3D IEMAI 3D y el Hospital Universitario de Kunming habían implantado con éxito una clavícula impresa en 3D utilizando PEEK, un termoplástico de alto rendimiento altamente resistente y biocompatible. El paciente que recibió este implante impreso en 3D sufría de cáncer y, al tener que someterse a sesiones de quimioterapia, no pudo recibir un implante metálico. El dispositivo en cuestión estaba hecho a medida: la fabricación aditiva permitía satisfacer las necesidades de los pacientes de forma mucho más rápida y sencilla. Parece que PEEK fue muy bien aceptado por el organismo de este último. El implante se imprimió en la máquina IEMAI 3D MAGIC-HT-M.

Crédito de la foto: IEMAI 3D

Implantes de oído impresos en 3D

El martillo, el yunque y el estribo son tres huesos ubicados en nuestro oído, los más pequeños de nuestro cuerpo humano porque no crecen después del nacimiento. Su forma, tamaño y posición son, por tanto, muy importantes para el buen funcionamiento del oído. Sin embargo, a veces estos huesos se rompen y necesitan ser reemplazados. Esto es lo que sucedió en Sudáfrica, donde a un paciente se le implantaron huesos de titanio impresos en 3D después de un accidente automovilístico. Después de un escaneo 3D de su oído medio, el equipo de cirujanos detrás de la operación pudo modelar un implante a medida, que luego se imprimió en una máquina de fusión láser de lecho de polvo. El titanio se vio favorecido en este caso por su biocompatibilidad y resistencia.

Los huesecillos se encuentran entre los huesos más pequeños del cuerpo humano. La imagen muestra un osículo real y no el implante.

Implante de mandíbula impreso en 3D después de la extirpación del tumor

Anelia Myburgh, es una mujer australiana de Melbourne que mejoró su calidad de vida gracias a las tecnologías de fabricación aditiva. Debido a un tumor maligno ubicado en su mandíbula y dientes, los médicos se vieron obligados a extirparlo, lo que provocó una desfiguración en el rostro de la mujer al perder más del 80% de la mandíbula. El caso de de Myburgh llevó al cirujano maxilofacial George Dimitroulis a explorar las posibilidades de la fabricación aditiva para la creación de modelos personalizados. Así, creó un implante de mandíbula con un marco de titanio capaz de incorporar injertos óseos. Luego de más de 5 horas de cirugía y varios meses de recuperación, podemos afirmar que la operación fue todo un éxito y los avances en esta tecnología le dieron a Anelia la seguridad y confianza en su vida.

Caja torácica de Renishaw

Debido al cáncer de mama, el galés Peter Maggs, de 71 años, se sometió a una operación de 8 horas para extirpar el tumor. En el proceso quirúrgico se extirparon tres costillas y parte de su esternón, por lo que los médicos buscaron la manera de reponer las partes faltantes. Para ello, recurrieron a la fabricación aditiva de metal, específicamente a las soluciones de Renishaw, para crear un modelo biocompatible de alta calidad de la caja torácica. El cirujano cardiotorácico Ira Goldsmith explicó que uno de los principales beneficios de usar una prótesis impresa en 3D es que se puede personalizar y adaptar completamente al paciente. Y lo demostró, ofreciendo a Maggs una solución rápida y eficiente.

Implantes impresos en 3D de poliamida flexible para costillas

En 2018, en Bulgaria, Ivaylo Josifov llegó al hospital con amigdalitis y se fue con una nueva costilla impresa en 3D. Una primicia para el país. Los médicos descubrieron una deformidad en sus costillas que presionaba contra los pulmones, lo que provocó una cirugía inmediata. Y para curarlo, en colaboración con el fabricante polaco de impresoras 3D 3DGence, los médicos han decidido utilizar la fabricación aditiva. Para ello, primero realizaron un escáner 3D del hueso del paciente y luego lo imprimieron en 3D a partir de poliamida flexible. Gracias a la operación y la cooperación entre los jugadores de impresión 3D y los médicos, Ivaylo Josifov goza ahora de buena salud.

Crédito de la foto: 3DGence

Un implante craneal impreso en 3D

Tiffany Cullern es una joven de Gran Bretaña que sufrió la suerte de un tumor cerebral a los 20 años. Se trataba de un fibroma osificante juvenil psamomatoso, un tumor benigno que tuvo que ser extirpado rápidamente para que el cerebro de la joven no sufriera daños. Entonces, los médicos decidieron que Tiffany se sometiera a una operación de 6 horas para extirpar el tumor. Aunque la operación salió bien, la niña no respondió dos días después: tenía el cerebro inflamado. Por lo tanto, para reducir la presión, los médicos tuvieron que extirpar parte del cráneo y la mujer británica tuvo que vivir con 12,7 cm menos de cráneo durante las primeras tres semanas después de la operación. Luego le implantaron un implante impreso en 3D hecho de titanio, plástico y calcio que desde entonces reemplazó la parte faltante del cráneo.

Implante de cartílago parcialmente impreso en 3D para combatir la osteoartritis

En humanos y perros, una pequeña capa de cartílago preserva las superficies de las articulaciones y permite que los huesos se deslicen juntos correctamente. Desafortunadamente, con el tiempo, este cartílago se rompe, lo que provoca osteoartritis y, por lo tanto, dolor en las articulaciones. Para superar esto, los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte desarrollaron un implante textil que contiene cartílago derivado de las células madre del paciente. Parcialmente impreso en 3D, este tipo de implante ha sido probado con éxito en un grupo de perros con problemas de cadera. Este grupo se dividió en dos, y una parte recibió el implante y la otra no. Como puedes imaginar, los perros que recibieron el implante recuperaron todo su potencial 4 meses después de la operación.

Crédito de la foto: Depositphoto

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¿De qué están hechos los implantes impresos en 3D?

Los implantes de impresión 3D hoy en día están hechos de titanio, un metal apreciado por el sector médico por su biocompatibilidad. El cuerpo generalmente acepta bien este material, un componente clave cuando se trata de la colocación de implantes.

¿Se pueden imprimir los implantes dentales en 3D?

La impresión 3D se usa más comúnmente en la creación de implantes dentales y coronas. El proceso produce un producto final que es indistinguible de sus dientes naturales. La forma, el tamaño, el color y la posición del diente artificial o de la corona se elaboran con precisión para garantizar una combinación perfecta con su sonrisa.

Por qué la impresión 3D es adecuada para fabricar el implante

La impresión 3D permite la creación de nuevos tipos de geometrías, como redes trabeculares para estimular el crecimiento óseo en un implante determinado. La tecnología ofrece no solo la capacidad de crear y probar estas geometrías, sino también de crear prototipos utilizando el proceso de fabricación previsto y hacerlo rápidamente.

¿Se puede imprimir en 3D silicona de grado médico?

La impresión 3D de silicona ya es posible

Después de todo, la impresión 3D con silicona, y con eso nos referimos a silicona real, es un cambio de juego. Sirve a tantos mercados: médico, automotriz, productos de consumo. Podemos decir con seguridad que es uno de esos avances que realmente impactarán nuestro futuro tecnológico.

Video: 3d printed implants