UNIVERSIDAD Y TRANSFERENCIA.
De la mano de la impresora 3D con la que cuenta el Instituto de Industria de la UNGS, investigadores de ese instituto se enfocan en el desarrollo de equipamiento para el campo de la salud, tanto para el entrenamiento médico como para brindar un servicio a los pacientes. En esta nota se da cuenta de dos interesantes experiencias recientes: una en articulación con el Instituto de Oncología Ángel Roffo y la otra en colaboración con el Hospital Garrahan.
El avance de la tecnología ha cambiado nuestra vida cotidiana. En el campo de la salud su aporte ha sido inigualable para elevar la esperanza de vida de las poblaciones, ofrecer diagnósticos más precisos y hacer posibles tratamientos más eficaces de distintas enfermedades. En los últimos años, la aparición y el desarrollo de la impresión 3D parece haber abierto un nuevo camino, que puede revolucionar la medicina. La fabricación de audífonos, prótesis, huesos y hasta órganos humanos para su implantación quirúrgica son algunas de las potenciales aplicaciones –que todavía están en estudio– de esta renovadora tecnología.
Así, con la ayuda de la impresora 3D con la que cuenta la Universidad en su Instituto de Industria (IdeI), investigadores de esa unidad académica desarrollaron un simulador de lesiones de mamas diseñado especialmente para el tomógrafo por emisión de positrones (MAMMI PET) del Instituto de Oncología Ángel Roffo. Único en su tipo en América Latina, este tomógrafo permite obtener imágenes útiles para la detección temprana de cáncer de mamas y de posibles tumores, y también para el seguimiento de la respuesta a tratamientos y para facilitar la evaluación de recurrencia de la enfermedad.
“Para obtener las imágenes se inyecta en los pacientes un trazador radiactivo que es absorbido por las células y retenido por tejidos con un metabolismo más elevado de lo normal como ocurre en muchos tipos de tumores malignos. Por eso esta técnica puede ser utilizada para el diagnóstico de tumores, contribuyendo a la determinación de ubicación, extensión, tamaño y grado tumoral, así como en el seguimiento del tratamiento de los mismos”, cuenta la bioingeniera Julieta Robledo, de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA). Según datos del Instituto Nacional de Cáncer del Ministerio de Salud de la Nación, el cáncer de mama es la primera causa de muerte por tumores en mujeres en la Argentina. Esta enfermedad produce al año 5600 muertes y más de 19000 nuevos casos, lo que representa un 16,8% del total de incidencia de cáncer en nuestro país.
El simulador (o fantoma) construido en el Laboratorio de Ingeniería de la UNGS es un recipiente cilíndrico, con una capacidad de 1100 centímetros cúbicos, que representa el tejido mamario, donde se insertan tubos de distintos diámetros, UNGS es un recipiente cilíndrico, con una capacidad de 1100 centímetros cúbicos, que representa el tejido mamario, donde se insertan tubos de distintos diámetros, llenos de una sustancia radiactiva, que simulan las lesiones, según describe el físico Eduardo Rodríguez, director del área de Ciencias y Tecnologías Básicas del IdeI. El fantoma no se utiliza para hacer diagnósticos sino que simula las lesiones. “Con este simulador podemos estudiar las diferentes características de desempeño del tomógrafo, principalmente las relacionadas al límite de detectabilidad de las lesiones, y optimizar los protocolos de adquisición y procesamiento de imágenes”, explica Robledo, que se desempeña en el área de Física Médica del Centro Oncológico de Medicina Nuclear del Instituto Roffo, que depende de la UBA y de la CNEA, donde se encuentra el tomógrafo. Entre sus tareas diarias se encuentra la realización de pruebas de controles de calidad que garanticen el correcto funcionamiento del equipamiento de medicina nuclear.
Para construir el simulador los investigadores de la UNGS debieron satisfacer un conjunto de requerimientos, ya que dentro del dispositivo se debe verter una sustancia radiactiva. “Los materiales de construcción tenían que presentar una mínima absorción de la radiación. Era crucial que el dispositivo no tuviera ningún escape de líquido y tenía que poder llenarse y armarse lo más rápido posible para minimizar el tiempo de exposición a la radiación. Además de ser durable y reproducible”, explica Rodríguez. “Al material que utilizamos para la construcción del simulador (ácido poliláctico) le hicimos pruebas de absorción de radiación. Demoramos dos meses y medio para el diseño, la construcción y las pruebas de confiabilidad. Logramos un dispositivo seguro, a medida, una pieza única dada la especificidad del tomógrafo”, cuenta el ingeniero electromecánico Maximiliano Véliz, investigador docente del IdeI.
Investigación y desarrollo
En el área de Ciencias y Tecnologías Básicas del IdeI indagan métodos y desarrollan dispositivos didácticos para la enseñanza y el aprendizaje de la ciencia y la tecnología en general y, en particular, para su utilización en las carreras de ingeniería. “Nos apoyamos en el uso de las nuevas tecnologías de la información y la comunicación, de nuevos equipamientos para la toma y el análisis de datos y también de las denominadas tecnologías emergentes”, relata Rodríguez. A raíz de consultas recibidas, Rodríguez y su equipo comenzaron a trabajar en la búsqueda de soluciones para algunos problemas específicos. Fue así que desarrollaron un contenedor de bolsas de sangre para una máquina del Hospital de Pediatría Garrahan.
En el Garrahan se realizan semanalmente 600 transfusiones de sangre a niños que padecen enfermedades de mediana y alta complejidad. Para cubrir esta demanda se necesitan 60 donantes diarios, así que la misión del Banco del Sangre del Hospital es proveer los componentes de sangre necesarios para dichas transfusiones. “Esto se logra a través de múltiples y complejos procesos, entre ellos la promoción de la donación de sangre, la atención a los donantes, el procesamiento de la sangre y el cuidado de la cadena de frío, el análisis serológico y molecular de la sangre y su distribución”, explica Silvina Kuperman, jefa del Centro Regional de Hemoterapia y Directora del Banco Público de Referencia Nacional de Sangre de Cordón Umbilical del Garrahan.
Para separar los distintos componentes de la sangre del donante (plasma, plaquetas, glóbulos rojos) se utiliza una máquina centrífuga. La calibración y el mantenimiento de esta máquina, que se usa todos los días por 12 horas, son puntos clave para asegurar la calidad de la sangre y satisfacer la demanda de sus componentes. La máquina tiene seis vasos contenedores de bolsas de sangre. Cuando uno de ellos se rompe la producción se reduce un 33%. El objetivo del proyecto dirigido por la UNGS fue reemplazar el recipiente roto para recuperar el nivel de producción de la centrífuga de sangre.
Con la asistencia de los técnicos del Laboratorio de Ingeniería de la UNGS Andrés Mazzola y Miguel Balderrama, se imprimió un primer recipiente, que luego se fue ajustando para cumplir con las características necesarias. “Hicimos con la impresora 3D una réplica casi exacta del recipiente original. Se necesitaba que tuviera las mismas dimensiones que el original y, algo importante, el mismo peso, ya que de esto dependía el funcionamiento estable de la centrífuga, que debe rotar con un gran equilibrio a alta velocidad. Lo hicimos de ABS, un material termoplástico que se usa comúnmente en las impresoras 3D. Lo que no se sabía era si iba a resistir girar a 4000 revoluciones por minuto. A esa velocidad el recipiente está sometido a fuerzas que son unas 400 veces mayores que su propio peso. Las pruebas en la centrífuga fueron óptimas, y, tras varios meses, el recipiente continúa en uso en el banco de sangre”, cuenta Rodríguez. “Con este desarrollo se pudo disponer de un repuesto en forma rápida evitando las demoras que conlleva el proceso de importación, de aproximadamente 90 días”, finaliza Kuperman.
La impresión del recipiente fue el primer paso de un amplio camino de cooperación y transferencia de conocimientos entre la UNGS y el Hospital Garrahan para el desarrollo de equipamiento de uso médico, tanto para entrenamiento como para brindar servicios a los pacientes. Ahora los investigadores y especialistas de ambas instituciones se encuentran trabajando en la creación de un simulador de cordón umbilical para prácticas de obtención de células madres y en el desarrollo de un molde para la fabricación de prótesis personalizadas para ser utilizadas en craneoplastías.
Marcela Bello
Impresión en tres dimensiones
Hace más de 30 años, más específicamente una noche de marzo de 1983, el estadounidense Charles W. Hull imprimió con un artefacto artesanal, fabricado en un garaje, una especie de copa de plástico negro. Este fue el primero de una larga lista de objetos construidos a partir de una tecnología que podría cambiar, y ya lo está haciendo, el proceso de fabricación y construcción de casi todo lo que nos rodea.
Prototipos para la industria automotriz y aeroespacial, prótesis médicas, zapatillas, juguetes, instrumentos musicales y hasta casas son algunos de los objetos tridimensionales creados con la impresión 3D a partir de un modelo digital. Es más, la evolución de esta técnica permitió la reciente fabricación de tejido alternativo para humanos que en un futuro podrían servir de implantes para pacientes.
La personalización y la fabricación a medida, la rapidez, la precisión y el bajo costo de producción son algunas de las ventajas de la impresión 3D, que según los especialistas no tardará mucho tiempo en llegar a los hogares. Hoy en la Argentina se puede conseguir una impresora 3D de uso doméstico por poco menos de 20 mil pesos. Como dijo hace tiempo Hull, su creador, “esta tecnología va a necesitar 30 años para madurar, pero va a ser algo muy importante”. Las aplicaciones posibles son infinitas.
