Una nueva técnica financiada por el NIBIB y desarrollada por investigadores de la Universidad de Minnesota permite la impresión en 3D de sensores basados en hidrogeles directamente en la superficie de órganos, como los pulmones, incluso cuando se expanden y contraen. La tecnología fue desarrollada para apoyar los tratamientos médicos asistidos por robots.
El equipo de investigación incluía ingenieros mecánicos e informáticos dirigidos por el Dr. Michael McAlpine, profesor de ingeniería mecánica. «Junto con la capacidad de un robot para ayudar a un cirujano a extirpar un tumor de un pulmón, por ejemplo, esta tecnología podría imprimir en 3D un sensor en la superficie del pulmón para controlar su funcionamiento durante y después del procedimiento», explicó McAlpine.
Los investigadores esperan que esta tecnología de vanguardia facilite la impresión en 3D de varios dispositivos funcionales «sobre y dentro de cuerpos humanos». Entre los ejemplos se incluyen conjuntos de electrodos que interactúen con el sistema nervioso para tratar el dolor, los bioandamios con células diseñadas para regenerar tejidos y la aplicación eficiente y precisa de colas quirúrgicas e injertos de piel.
«McAlpine y sus colegas continúan avanzando en las aplicaciones biomédicas de la impresión en 3D», dijo el Dr. Michael Wolfson, director del Programa NIB en Sistemas Biónicos y Robóticos. «Ellos identifican de forma consistente los problemas biomédicos que necesitan soluciones tecnológicas y luego diseñan y construyen sistemas sofisticados para satisfacer la necesidad». Y como esta investigación no es solo sobre ingeniería innovadora, también demuestran que la tecnología funciona en sistemas biológicos realistas».
Una clave para que la tecnología funcionara fue el uso de tecnología de captura de movimiento, que es similar a la utilizada en las películas y los videojuegos. Los cineastas utilizan la técnica para rastrear los elementos en movimiento en una escena para insertar sin problemas efectos especiales, o sobre los actores para convertirlos en personajes generados por ordenador. Ese tipo de seguimiento de «bucle cerrado» permitió añadir un nuevo grado de libertad en la impresión en 3D, imprimiendo con éxito un sensor en una superficie biológica en expansión sin dañar el órgano.
Después de poner a punto el nuevo sistema en un globo mientras este se inflaba y desinflaba, el equipo pasó a imprimir en un pulmón de animal en el laboratorio mientras este pulsaba rítmicamente con aire para simular la respiración. Un hidrogel especial incrustado con electrodos alrededor de su perímetro fue impreso para dar forma a un mapa sensorial de tomografía por impedancia eléctrica (EIT). El dispositivo es capaz de estirarse con el movimiento de la superficie en la que se encuentra, como cuando los pulmones están inspirando y espirando, movimiento que el sensor puede transmitir electrónicamente para el seguimiento en tiempo real de la tensión en la superficie del pulmón a medida que se expande y se contrae.
«Medir la flexibilidad del pulmón con el sensor EIT es solo un ejemplo de medición remota de la salud de un órgano utilizando un sensor impreso en su superficie», explicó McAlpine. «Prevemos el desarrollo de diferentes tipos de sensores que podrían adaptarse a diferentes órganos, como un sensor impreso en un corazón humano para monitorear la función cardíaca».
La tecnología también podría ser una herramienta útil en el cuidado de los pacientes de la COVID-19. «Estamos empezando a aprender mucho sobre los efectos duraderos de la COVID-19 en el cuerpo humano», dijo McAlpine. «Una tecnología como esta podría ser usada para monitorear los cambios en la función respiratoria durante y después de la infección del coronavirus».
Fuente: noticiasdelaciencia.com