Nada de incisiones, ningún dolor: la máquina imprimirá un nuevo órgano dentro de ti sin necesidad de cirugía

El Instituto Tecnológico de California ha presentado un revolucionario sistema de impresión 3D de tejidos dentro de un organismo vivo, sin necesidad de intervención quirúrgica. La tecnología, denominada DISP (Deep Tissue In Vivo Sound Printing), utiliza tintas biológicas especiales que forman estructuras estables bajo la influencia de ultrasonido.

La medicina moderna a menudo se enfrenta al problema de restaurar las áreas dañadas del cuerpo. Con el tiempo, los mecanismos protectores se debilitan: los cartílagos de las rodillas se desgastan, las caderas pierden la capacidad de soportar carga. En el tratamiento de enfermedades oncológicas, a menudo es necesario eliminar elementos que el cuerpo no puede recrear por sí mismo.

Actualmente, contamos con soluciones estándar como los implantes de pecho o las prótesis articulares, pero, lamentablemente, no son aptos para todos. La tecnología de bioprinting, que surgió recientemente, permite crear prótesis personalizadas, pero deben formarse externamente y luego implantarse quirúrgicamente. Este enfoque aumenta el riesgo de cicatrices, inflamaciones e infecciones, además de ralentizar la recuperación.

Los experimentos anteriores sobre la creación de implantes dentro del cuerpo se basaban en métodos ópticos. La radiación infrarroja puede funcionar bajo una capa delgada de piel y músculos, pero su efectividad disminuye rápidamente con la profundidad de penetración. Como explica Xiao Kuang de la Universidad de Wisconsin-Madison, la luz se dispersa y se debilita, lo que limita la formación de estructuras confiables incluso a profundidades de milímetros.

En 2023, los científicos desarrollaron la primera versión de "tinta sónica" que se solidifica bajo la influencia de ondas sonoras de una frecuencia determinada. Los especialistas lograron crear diferentes formas dentro del hígado de cerdo, los riñones y corregir defectos en el corazón de una cabra. Sin embargo, el material resultó ser sensible a los impactos mecánicos, y el calor de los ultrasonidos causaba que el compuesto se solidificara prematuramente.

El nuevo sistema utiliza un biomaterial inyectable mejorado que mantiene su fluidez a temperatura corporal. El compuesto incluye varios componentes: cadenas moleculares que se mueven libremente y pueden unirse bajo una señal específica; burbujas lipídicas con sustancias aglutinantes que se liberan bajo la acción de ondas sonoras; y marcadores especiales que dispersan las vibraciones y brillan cuando se activan, permitiendo rastrear el proceso.

El método ya se ha probado con éxito en animales. La introducción de nanopartículas conductoras permitió crear biosensores elásticos para monitorear indicadores fisiológicos, incluidos la función cardíaca y la actividad muscular. El equipo también diseñó microreservorios con medicamentos contra el cáncer y antibacterianos que liberan fármacos bajo la acción de ultrasonidos.

A diferencia de las tecnologías fotónicas, que están limitadas por la capacidad de penetración de la radiación, las ondas acústicas alcanzan los órganos internos a una distancia de hasta veinte centímetros sin dañar los tejidos circundantes.

En las pruebas, los científicos sintetizaron diferentes figuras —estrellas, molinetes, gotas y rejillas— en diversas médicas biológicas, incluidas las de órganos porcinos y avícolas. La productividad del sistema alcanzó los cuarenta milímetros por segundo, lo que equivale a los rendimientos de las impresoras de inyección. La entrega del material a la zona deseada se llevó a cabo mediante inyecciones o catéteres.

En experimentos realizados con roedores con cáncer de vejiga, los especialistas crearon depósitos especiales para la liberación gradual de medicamentos. Esta solución aumenta la duración del impacto terapéutico sobre el tumor, mientras que normalmente los medicamentos abandonan rápidamente el cuerpo. También se realizaron experimentos exitosos en animales más grandes: en los músculos de las extremidades y la zona abdominal de los conejos, se crearon estructuras artificiales a profundidades significativas.

Las posibilidades del biomaterial pueden ampliarse al agregar nanotubos de carbono, fibras conductoras y otros componentes compatibles con el cuerpo. Así nacieron los sensores electrónicos para medir la actividad de las células vivas. El material creado no pierde sus propiedades durante 450 días y no provoca una respuesta inmunitaria. Los excesos del material se eliminan a través del metabolismo natural o se disuelven utilizando agentes aplicados en la intoxicación por metales pesados.

Ahora, el equipo debe superar algunos desafíos adicionales. Por supuesto, todos los posibles sitios objetivo varían en ubicación, tamaño y configuración, lo que afecta la propagación de las señales acústicas y la solidificación del compuesto. Un problema especial es trabajar con órganos móviles como los pulmones, el corazón y el estómago, donde las contracciones continuas dificultan la creación de estructuras estables.

La inteligencia computacional puede ayudar a resolver estos problemas. Los algoritmos analizan las interacciones entre las vibraciones acústicas, las temperaturas, las características de los materiales y la respuesta del organismo para optimizar el modelado. El sistema de control digital puede adaptarse instantáneamente a los cambios en el estado fisiológico, asegurando la correcta solidificación del material en la forma deseada.

Aunque todavía queda un largo camino para la aplicación práctica de la tecnología, ya es evidente su universalidad y sus amplias perspectivas de uso en la medicina del futuro.