Investigadores imprimen en 4D "implantes inteligentes" personalizados para tratar el cáncer de mama

Jul 03, 2023

Ya están abiertas las nominaciones para los 3D Printing Industry Awards 2023. ¿Quiénes son los líderes en impresión 3D? Descúbrelo el 30 de noviembre cuando se anunciarán los ganadores de veinte categorías durante una ceremonia de premios en vivo en Londres.

Investigadores de la Queen's University de Belfast han desarrollado implantes impresos en 4D personalizados para controlar y tratar el cáncer de mama. Se dice que esta es la primera vez que se utiliza la impresión 4D para producir implantes de cáncer de mama.

La impresión 4D es esencialmente la producción de objetos dinámicos impresos en 3D a partir de los llamados "materiales inteligentes" que pueden cambiar sus características y morfología. Estos cambios pueden programarse y predecirse con precisión y están controlados por estímulos externos como la variación del pH, la temperatura, la humedad, la luz o los campos magnéticos.

Utilizando esta tecnología, el equipo de investigación produjo implantes mamarios multipropósito que se pueden programar para cambiar de tamaño y adaptarse mejor a la cavidad del tejido del paciente. Esto permite una mayor personalización y mejores resultados estéticos. Además, los implantes impresos en 4D también pueden liberar medicamentos de quimioterapia exactamente donde se necesitan, protegiendo al paciente del regreso de células cancerosas en el área afectada.

“Al fabricar, por primera vez, estos implantes impresos en 4D, la cavidad mamaria después de la cirugía se puede cubrir con un implante que imita la elasticidad de la mama y proporciona un mejor manejo del cáncer de mama al liberar un fármaco quimioterapéutico que “mantendrá alejado” "El regreso del tumor", comentó el profesor Dimitrios Lamprou, líder del proyecto y catedrático de Biofabricación y Fabricación Avanzada de la Facultad de Farmacia de la Queen's University de Belfast.

El artículo de investigación ha sido publicado en la revista Science Direct.

Tratar el cáncer de mama con impresión 4D

Es el segundo cáncer más común en el mundo; cada año se producen más de 2,3 millones de casos de cáncer de mama y alrededor del 30% de los afectados mueren a causa de esta enfermedad.

La cirugía de conservación de la mama es la estrategia principal para tratar el cáncer de mama en etapa temprana; sin embargo, la recurrencia local del cáncer y la pérdida de tejido mamario se asocian comúnmente con este método de tratamiento. Además, el uso de radioterapia y terapia sistémica, si bien aumenta las posibilidades de supervivencia del paciente, da como resultado tratamientos de mayor duración y efectos secundarios desagradables. El equipo de la Queen's University afirma haber desarrollado una atractiva alternativa a estos métodos.

Dada la heterogeneidad entre individuos y tumores, los investigadores sostienen que "un enfoque centrado en el paciente es fundamental" para tratar el cáncer de mama. Aquí es donde entra en juego la fabricación aditiva. Los investigadores sostienen que la impresión 4D presenta una oportunidad para mejorar el tratamiento del cáncer de mama mediante el desarrollo de "implantes inteligentes".

Aprovechando la herramienta de diseño CAD 3D Tinkercad y una bioimpresora 3D Cellink Bio X, el equipo de investigación fabricó implantes mamarios con una mezcla de sal sódica de carboximetilcelulosa (CMC) y nanocristales de celulosa (CNC). Los implantes también se cargaron con doxorrubicina (DOX), un fármaco quimioterapéutico común, que luego podría administrarse de manera concentrada y dirigida para reducir la probabilidad de que el cáncer regrese.

"La quimioterapia desempeña un papel crucial en el tratamiento del cáncer de mama, pero está asociada con graves efectos secundarios", explicó la Dra. Niamh Buckley, lectora de la Facultad de Farmacia y responsable de la evaluación in vitro de los implantes. "El uso de tecnología como esta, que permite una administración concentrada del fármaco justo donde se necesita, puede ayudar a que el tratamiento sea más eficaz y más amable".

Los investigadores también observaron que se podrían utilizar imágenes por resonancia magnética (MRI) o tomografía axial computarizada (CAT) para personalizar el implante según las necesidades del paciente. Además, una vez implantado, el “dispositivo inteligente” impreso en 4D puede expandirse para adaptarse mejor al cuerpo del paciente. Este cambio de tamaño y forma se produce como respuesta a los fluidos intersticiales del paciente (los fluidos que llenan los espacios entre las células), proporcionando un nivel adicional de personalización basado en el perfil del paciente.

Gracias a su pequeño tamaño, estos implantes mamarios también son asequibles y fáciles de fabricar. Como tales, pueden prepararse en los hospitales para un tratamiento directo y personalizado, reduciendo costos y brindando mejores opciones a los pacientes.

Bioimpresión 3D y tratamiento del cáncer

Esta investigación refleja una tendencia creciente a emplear tecnología de fabricación aditiva para ayudar a los pacientes con cáncer tanto durante como después del tratamiento. Por ejemplo, el año pasado se anunció que investigadores de la Universidad Laval en Canadá habían desarrollado un novedoso hidrogel impreso en 3D que podría usarse para tratar el cáncer de cuello uterino.

El gel, compuesto de un polímero termosensible mezclado con nanopartículas de oro, fue diseñado para aplicarse localmente en la vagina, donde luego puede transportar directamente medicamentos al cuello uterino de mujeres pacientes con cáncer. Es más, el equipo de investigación observó que, con más investigación y desarrollo, los datos de escaneo podrían usarse para personalizar su hidrogel según las anatomías de pacientes específicos.

Por otra parte, 3D Systems, empresa líder en fabricación de aditivos con sede en EE. UU., anunció recientemente planes para un Programa de Tejido Regenerativo (RPT) cuyo objetivo es desarrollar y comercializar tejido humano bioimpreso. El primer producto RPT en desarrollo se relaciona con el tejido mamario regenerativo (RBT) específico del paciente.

Este tejido satisface una demanda creciente de reconstrucción mamaria regenerativa después del cáncer de mama. 3D Systems afirma que al combinar el modelado 3D y la bioimpresión 3D con su sistema de planificación quirúrgica virtual (VSP), puede diseñar y producir andamios biointegrativos que coincidan con la anatomía y fisiología del paciente.

Suscríbase al boletín informativo de la industria de la impresión 3D para mantenerse actualizado con las últimas novedades sobre impresión 3D. También puede seguirnos en Twitter, darle Me gusta a nuestra página de Facebook y suscribirse al canal de Youtube de 3D Printing Industry para acceder a más contenido exclusivo.

¿Estás interesado en trabajar en la industria de fabricación aditiva? Visite Trabajos de impresión 3D para ver una selección de puestos disponibles e iniciar su carrera. La imagen destacada muestra un implante en blanco (arriba) y un implante cargado con DOX. Imagen vía Queen's University Belfast.

Alex es periodista tecnológico en 3D Printing Industry y disfruta investigando y escribiendo artículos que cubren una amplia variedad de temas. Con una licenciatura en historia militar y una maestría en Historia de la Guerra, tiene un gran interés en las aplicaciones de fabricación aditiva dentro de las industrias aeroespacial y de defensa.