Osteophoenix: La impresión 3D para reemplazar piezas del cráneo

La impresión 3D es un método de fabricación que usa procesos aditivos; es decir, que va superponiendo capas sucesivas de un determinado material para fabricar un objeto en tres dimensiones. Desde la aparición de las primeras impresoras 3D, hace ya más de tres décadas, esta tecnología se ha ido introduciendo en los sectores más diversos, desde la automoción y la industria aeroespacial a la joyería, el calzado e incluso la gastronomía. Pero lo que quizá resulta menos conocido y sin duda más sorprendente es su impacto en áreas como la biología y la medicina.

Innovación aplicada a la salud

Cuando el odontólogo colombiano Mauricio Lizarazo estudiaba hace unos años en la Universidad del País Vasco un doctorado sobre biología molecular, se dio cuenta de la importancia que en el futuro tendría la impresión 3D y de cómo esta nueva tecnología podría ayudar a dar soluciones personalizadas a traumatólogos y odontólogos. Y así fue como hace cinco años decidió crear Osteophoenix, un centro de investigación cuyo nombre proviene del prefijo griego osteo (hueso) y de Phoenix, por el ave fénix que renace de sus cenizas.

Osteophoenix utiliza el diseño asistido por ordenador (CAD) y la impresión 3D para producir piezas en un material biocompatible, el titanio, que sirven como reemplazos óseos maxilofaciales y craneales y se utilizan en el ámbito de la odontología, la ortopedia e incluso en veterinaria.

El proceso comienza a partir de la recepción de un archivo en formato STL, un formato de diseño asistido por computadora – CAD – cuyas siglas corresponden al inglés Computer Assisted Design. Este archivo es procesado cuidadosamente para comprobar que el diseño se ajusta exactamente a los requerimientos del médico que lo ha solicitado. Una vez comprobado, el diseño se lleva a imprimir en 3D y posteriormente recibe el tratamiento térmico y el acondicionamiento metalúrgico necesario en cada caso. El acabado es manual: se liman las superficies, se perfeccionan los orificios, se pulen las marcas que dejan los soportes de las piezas… una mezcla de última tecnología y mimo artesanal que es uno de los sellos característicos de esta empresa. Y finalmente la pieza a implantar se lava y se empaqueta. El proceso completo dura aproximadamente una semana.

Soluciones personalizadas para cada paciente

Esta innovadora técnica permite mejorar el proceso postoperatorio y las expectativas de recuperación del paciente, al tratarse de piezas fielmente adaptadas a su morfología y a las necesidades de cada caso concreto. David Rodríguez, director de Calidad y Producción de Osteophoenix, habla de ello: “La medicina actual trabaja con modelos en serie. Por ejemplo, las placas de reconstrucción, aunque de diferentes espesores, son todas iguales.

El cirujano, bien con un modelo o bien en el propio quirófano con el paciente abierto, tiene que adaptar esa placa al paciente. Nosotros ya le damos la pieza ajustada a las necesidades y morfología de ese paciente en particular”. Y, contrariamente a lo que pudiera pensarse, no resulta en un incremento de costes. “A la hora de hacer el procedimiento quirúrgico, el cirujano ya tiene el modelo a medida y ya ha podido trabajar sobre él, no va a ciegas. En algunas cirugías esto supone un ahorro de un 30% del tiempo en quirófano, con la consiguiente reducción de gastos. La repercusión económica en el sistema es muy positiva”, afirma David.

Osteophoenix es una de las startups que participa en el programa Bizkaia Open Future_, una iniciativa creada hace un año y promovida por la Diputación Foral de Bizkaia y Telefónica para apoyar el sector industrial del Territorio Histórico en su transición hacia una Industria 4.0.

Situado en un espacio emblemático de la vocación industrial de la ciudad, el Crowdworking Ilgner, el programa incluye actividades diversas para el impulso y el desarrollo de proyectos de la industria 4.0; y, a través de la plataforma online.openfuture.org es un punto de encuentro virtual y global para inversores, startups y otros agentes del ecosistema emprendedor.

Para Osteophoenix, formar parte de este programa ha supuesto una ayuda valiosísima. “Nos ha dado un apoyo muy importante: desde el punto de vista interno, a la hora de definir nuestra propuesta de valor, qué ofrecemos de diferencial con nuestro producto. Desde el punto de vista externo, nos ha ayudado a mejorar nuestra comunicación y a darnos a conocer. Telefónica te da una visibilidad y una red de contactos mucho mayor de la que nosotros solos podríamos conseguir”.

Una medicina más humana

La impresión de prótesis metálicas a medida en 3D es solo una de las actividades a las que se dedica esta joven empresa. Osteophoenix, desde su área de investigación aplicada liderada por su fundador, Mauricio Lizarazo, y compuesta por un equipo de médicos y científicos, aborda proyectos más ambiciosos.

Además de la impresión de material óseo, la startup también se dedica a la bioimpresión de vasos sanguíneos
Como la bio activación de la superficie de las prótesis de titanio para mejorar su integración con huesos y otros tejidos; las barreras oclusivas para regeneración tisular son una solución para pacientes odontológicos con una pérdida ósea importante que les impide colocar implantes. El procedimiento más común hoy en día es el injerto de un hueso de otra parte del cuerpo, esta nueva técnica supone regenerar el hueso a través de la colocación de una barrera de titanio, adaptada a la morfología del paciente, que recoge un coágulo de sangre. Han comprobado que a los cuatro meses de esta intervención, el hueso se ha regenerado.

La bioimpresión de vasos sanguíneos es otro de sus grandes proyectos. En él colaboran desde hace un año con Nanogune, un centro especializado en tecnología a escala nanométrica con el que tratan de reconstruir venas y capilares con fibras bioactivas que se adapten al cuerpo humano. En una primera fase del proyecto, han conseguido ya imprimir nanofibra con un material biológicamente activo en el que las células pueden anidar. Se encuentran ahora en la segunda fase de trabajo, consistente en la optimización de esta materia prima para dotar a la fibra de la consistencia y flexibilidad necesaria para la impresión en 3D. Una tercera y última fase consistirá en la transferencia tecnológica, es decir, en desarrollar la máquina capaz de fabricar esta nanofibra.

Un proyecto que llama especialmente la atención es la regeneración de tejidos humanos. David explica que “nuestro propio cuerpo está preparado para auto regenerarse; si no lo hace, es porque la naturaleza prima el proceso de cicatrización sobre el de regeneración para evitar que el organismo se desangre o se infecte. Pero en las condiciones adecuadas, como las que hemos conseguido crear manteniendo la zona afectada impregnada con un polvo generado a partir de matriz extracelular, es posible que un dedo amputado se regenere completamente”. Pudieron comprobarlo casi por casualidad, cuando al equipo llegó el caso de un conocido que había sufrido una amputación accidental de parte de su dedo índice y se prestó voluntario a la investigación. Impidiendo la cicatrización mediante la aplicación continua de este polvo de matriz extracelular, el dedo se regeneró al 70% en un mes; en dos años, el proceso se había completado.

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Otra vía de trabajo es el desarrollo de un protocolo para la regeneración del pecho en mujeres con mastectomía. Un gran porcentaje de mujeres afectadas por cáncer de mama superan con éxito la enfermedad, pero la curación conlleva en la mayoría de los casos la amputación de la mama, con las consiguientes secuelas psicológicas. Este equipo investigador estudia la implantación de una malla de titanio flexible recubierta de nanofibras de material biológico que permitan que las células aniden y se regeneren por sí mismas, en lugar de las actuales prótesis de silicona.

David Rodríguez habla del futuro tal como lo ven desde Osteophoenix: “El futuro está en sustituir los actuales materiales, como el titanio que nosotros utilizamos, por otros materiales biológicos. Habrá un etapa de transición en la que ambos materiales se combinen, hasta lograr que los materiales biológicos ofrezcan las capacidades mecánicas de los metales, pero el futuro es la implantación de material biológico. El trabajo con células madre del paciente, con células de la zona a regenerar o con células que permitan reforzar carencias. Llegará un momento en que, si te falta un dedo, se te imprimirá el dedo o se aplicará una solución para que se auto regenere. El futuro va hacia la regeneración y hacia la personalización”.

Innovadoras aplicaciones de la tecnología que abren nuevas esperanzas a médicos y pacientes, pero que también nos hacen preguntarnos si estamos ante una concepción de la medicina algo más deshumanizada. David es rotundo en su respuesta “Utilizar toda esta tecnología no implica en absoluto deshumanizar la medicina. Al contrario, son soluciones innovadoras pensadas por seres humanos para ayudar a otros seres humanos”.

Pero no siempre es fácil convencer a los médicos de las bondades de un método tan innovador: “Los médicos son conservadores por naturaleza, lo cual es muy lógico, porque trabajan con personas y el riesgo es muy alto”, explica. “Afortunadamente, poco a poco van siendo más abiertos a todas estas nuevas tecnologías, porque realmente funcionan, tenemos casos de éxito”.