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Fabricación aditiva para aplicaciones médicas

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El uso de aplicaciones de fabricación aditiva va en aumento, y se espera que el valor del mercado aumente de 6.000 millones de dólares en 2017 a casi 26.000 millones de dólares en 2022. La ventaja de la fabricación aditiva proviene de la creación de estructuras complejas que varían en complejidad, personalización, ligereza, resistencia y velocidad. A medida que la fabricación aditiva para dispositivos médicos sigue ganando impulso, hay cinco áreas principales en las que estamos viendo la mayor oportunidad de crecimiento de esta tecnología en evolución.

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Veamos cómo las capacidades de la fabricación aditiva se han convertido en el método de producción de facto en estas industrias.

Odontología

El mayor mercado para la fabricación aditiva en medicina en estos momentos es la odontología y la ortodoncia relacionada, como puentes, coronas, aparatos y dentaduras postizas. En la actualidad, la odontología digital representa un sector de 2.500 millones de dólares, y se prevé que esta cifra se duplique con creces en pocos años. La odontología digital es más un flujo de trabajo que una única tecnología. Este proceso suele comenzar con un modelo escaneable o una impresión que posteriormente se convierte en datos digitales 3D.

Muchos aparatos dentales impresos en 3D se personalizan fácilmente para conseguir un ajuste preciso y pueden imprimirse en diversos sustratos, desde polímeros flexibles hasta titanio rígido.

También hay impresoras especializadas configuradas para utilizar el software de escaneado dental, junto con resinas biocompatibles, que caben en pequeñas consultas y clínicas para obtener soluciones inmediatas, in situ y listas en un solo día.

Modelos anatómicos

El cuerpo humano es complejo y cada uno es único. Por eso, cuando los médicos y los clínicos tienen que plantearse tratamientos individuales, ayuda enormemente ver un modelo exacto del sujeto en cuestión, ya sea un hueso, un órgano, un tumor o una extremidad.

Por suerte, esto ya es una realidad. Se han hecho grandes avances en la tecnología de la imagen médica, incluida la exploración 3D a todo color de gran precisión hasta el nivel vascular. Utilizando estos datos, junto con un sofisticado software de cartografía topológica como Mimics® de Materialise, los ingenieros biomédicos pueden utilizar impresoras 3D para crear modelos realistas para su análisis.

A partir de estos modelos, los médicos pueden diseñar estrategias quirúrgicas como, por ejemplo, dónde realizar las incisiones. Además, los modelos ensamblados a partir de múltiples piezas pueden desmontarse para revelar estructuras internas que de otro modo habrían quedado ocultas a la vista del cirujano. El número de hospitales en Estados Unidos con una instalación centralizada de impresión 3D ha crecido exponencialmente, de tres en 2010 a más de 100 en 2019.

Herramientas generales

Se trata de una amplia categoría de equipos auxiliares cuyo desarrollo en volúmenes más pequeños sería costoso y llevaría mucho tiempo. Incluye pinzas o mordazas diseñadas para la anatomía de un paciente concreto, posiblemente para ayudar en exámenes, tratamientos o procedimientos quirúrgicos.

Las aplicaciones de fabricación aditiva también se están utilizando en muchos países en desarrollo para diseñar abrazaderas, catéteres y otros accesorios no específicos que se pueden fabricar de forma rápida y económica sobre el terreno según las necesidades.

Prótesis y órtesis

La tecnología de fabricación aditiva ha ayudado a ampliar las opciones de prótesis y órtesis para los pacientes en términos de ajuste, función y estética. Una prótesis puede ser la sustitución de una parte del cuerpo, ya sea internamente (por ejemplo, la articulación de la cadera) o externamente (por ejemplo, la falta de un miembro).

Tradicionalmente, las prótesis eran inadecuadas en cuanto a opciones de personalización. Su funcionalidad era limitada o resultaban increíblemente caras, ya que requerían muchas mediciones, pruebas de ajuste y un trabajo artesanal inaccesible para muchas personas. Esto es especialmente cierto en zonas remotas o regiones en conflicto militar, donde hay una gran demanda de este tipo de prótesis.

Las prótesis ortopédicas también son piezas a medida, fabricadas para ayudar a la estructura ósea del usuario con soporte adicional o corrigiendo problemas de desalineación. Gracias al uso de polímeros modernos, las plantillas ortopédicas de plástico impresas en 3D son resistentes, ligeras, duraderas y maleables para mayor comodidad. También pueden ayudar a mitigar el dolor de pies causado por afecciones como la diabetes, la artritis o la fascitis plantar.

Control de la salud y administración de fármacos

Otra ventaja de la fabricación aditiva para dispositivos médicos es la capacidad de fabricar microaparatos complejos que funcionan dentro del cuerpo para administrar medicamentos o controlar la salud de un paciente.

El MIT, en colaboración con el Brigham and Women's Hospital de Harvard, ha desarrollado un dispositivo ingerible que puede permanecer en el estómago durante un mes. Autoalimentado, suministra cantidades discretas de fármacos para pacientes que requieren cuidados a largo plazo, entre ellos los que precisan tratamiento contra el cáncer o el VIH. Este dispositivo se encuentra actualmente en fase de pruebas, pero representa el tipo de planteamiento que muchos otros investigadores están tratando de perfeccionar.

Estos microdispositivos pronto podrán transmitir datos de forma inalámbrica a un wearable médico externo para realizar un seguimiento detallado de la salud. Otros sensores impresos pueden inyectarse en el torrente sanguíneo para monitorizar activamente los niveles de glucosa en sangre, la oxigenación de la sangre y otros parámetros críticos que los médicos utilizarán para responder rápidamente al estado de salud de un paciente.

Estas son sólo algunas de las sorprendentes aplicaciones que se están realizando con esta transformadora tecnología de fabricación aditiva.