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En la última década, la fabricación de diversos dispositivos médicos, productos biológicos y fármacos con impresión 3D ha captado la atención del mundo entero, por dos razones puntuales: los efectos profundos en la salud y bienestar de los pacientes; y su bajo costo.

La impresión 3D –conocida también como manufactura aditiva- se trata de un grupo de tecnologías de fabricación que, partiendo de un modelo digital, permiten manipular de manera automática distintos materiales y agregarlos capa a capa de forma muy precisa para construir un objeto en tres dimensiones. 

Los inicios de este avance se remontan a la segunda mitad de la década de los 70’, cuando se inventó la impresora de inyección de tinta. Desde entonces, el proceso ha evolucionado para pasar de la impresión con tinta a la impresión con materiales, revolucionando así diferentes ramas de la industria en general. 

Esto –en parte- gracias a la colaboración activa de personas que, en su tiempo libre, se dedican a la creación y diseño de softwares informáticos –los denominados makers- que se reúnen para compartir en comunidades virtuales y físicas –los hackerspaces- ideas, herramientas y conocimientos, muchos de los cuales han tenido un papel transcendental en el desarrollo y difusión de la impresión 3D en los principales centros de población del mundo.

Durante la década de los 90’ se comenzaron a afinar gran parte de estas tecnologías a nivel industrial y surgieron interesantes proyectos paralelos, destacando el de dos jóvenes estudiantes del MIT, que diseñaron un modelo de impresión 3D por inyección trucando una vieja impresora tradicional. 

En 1994 fundaron su propia empresa, Z Corporation, con el compromiso de poner el conjunto de técnicas de producción de prototipos al alcance de todos los diseñadores e ingenieros. Esto hasta ser adquiridos en 2012 por 3DSystems –empresa líder en el mercado que permitió la utilización a nivel industrial de este proceso- creada por Charles Hull una década antes y que de enemigo pasó a transformarse en principal colaborador. 

A partir de ahí, la impresión 3D comenzó a perfilarse como una revolución en el mercado doméstico a través del proyecto RepRap, que usa una técnica de fabricación por adición, disponible bajo la General Public License (GNU), una licencia Open source software (OSS) que ayuda a otros investigadores a trabajar en la misma idea y mejorarla, creada y fundada por el doctor Adrian Bowyer, un profesor en ingeniería mecánica de la Universidad de Bath en Reino Unido.

Este hecho constituye un gran paso hacia la normalización del mercado y el surgimiento de varios proyectos con la misma idea: favorecer el desarrollo de este conocimiento y acercarlo al mayor número posible de comunidades.

Tecnologías de impresión para aplicaciones biomédicas

Tener la capacidad de imprimir objetos tridimensionales en multitud de materiales ha abierto un abanico inmenso de utilidades en todos los campos. Entre ellos, uno de los que más está avanzando –y que genera más controversia y escepticismo- es el de la impresión 3D con fines biomédicos. 

La experimentación en el campo de la medicina y de la ingeniería de tejidos no es para nada reciente, sino que se remonta a 1999 con el primer órgano impreso en 3D. Entre sus ventajas destacaba que al ser un órgano -o una parte de éste- “impreso” con las propias células del paciente, el riesgo de rechazo era prácticamente nulo. 

Tras este primer acercamiento entre ambos mundos ha habido muchos más casos exitosos, como la creación en 2002 del primer riñón 3D en funcionamiento; o la producción en masa de células y vasos sanguíneos. 

En ese sentido, por ejemplo, ya se fabrican modelos exactos de zonas delicadas del cuerpo que los cirujanos utilizan para practicar con escalas reales operaciones complejas. También se han impreso tiras de tejido humano realizadas con tinta biológica, que han sido probadas en ratas con resultados sorprendentes. 

Pero donde se ha producido el salto mayor es en el mundo de las prótesis: desde muletas más anatómicas, por la posibilidad de impresiones curvas y adaptadas al tamaño adecuado, pasando por trasplantes de caderas, mandíbulas y otras partes del cuerpo, hasta la fabricación de extremidades ligeras y con movimientos más naturales e intuitivos, hecho que cobra especial importancia en niños, los que están en constante desarrollo y a quienes se les debe hacer un recambio de prótesis cuando van quedando pequeñas.

Las prótesis “clásicas” son extremadamente caras y, aunque las grandes compañías que las fabrican ofrecen diferentes modelos con gran variedad de tamaños, una similitud total con el paciente es prácticamente imposible. 

En los últimos 15 años, contar con la capacidad de crear modelos “a medida” ha supuesto una individualización de tratamientos enorme, pudiendo –prácticamente- personalizar cada pieza física para ofrecer una terapia acorde con los requerimientos y necesidades específicas del paciente.

“Las prótesis e implantes han sido el campo que más ha crecido, ya que la impresión 3D posibilita crear modelos más anatómicos, compatibles y personalizados a bajo costo. Además, permite dotar a las prótesis movibles de una mayor naturalidad e incorporar robótica y electrónica para optimizar su funcionamiento”, destaca el traumatólogo Christian González Jofré, subespecialista en artroscopia y cirugía articular de hombro, quien ha sido testigo directo del impacto que esta innovación ha tenido en el campo de la medicina, sobre todo en su especialidad.

“Las ventajas principales –a juicio del especialista- son el costo, la posibilidad de repetir y adaptar y la eventualidad de proyectar lo que se está haciendo y a lo que queremos llegar. La impresión 3D nos ayuda a brindar una solución precisa al paciente, en menos tiempo y con costos muy por debajo que los de una prótesis convencional”. 

El doctor González fue conociendo el mundo 3D a través de diversas publicaciones científicas. “Por mi especialidad trato de estar al día y de ir conociendo las novedades. Pero cuando de verdad me metí de lleno, fue cuando conocí a Omar y Daniela que, por separado, llegaron como pacientes a mi consulta y en medio de la entrevista me contaron a qué se dedicaban”. 

Omar Toro Sepúlveda y Daniela Retamales Gómez son ingenieros civiles industriales, amigos y ex compañeros de la Universidad Católica de Valparaíso (PUCV) que decidieron dejar su trabajo estable y remunerado para ayudar a mejorar la calidad de vida de quienes requieren de una prótesis, aportando así a mejorar la sociedad. 

Unieron juventud, fuerza y entusiasmo y crearon la Fundación Prótesis 3D.

Modelización médica hecha realidad

 “Todo comenzó, porque sentíamos que lo que hacíamos en nuestros trabajos anteriores no nos llenaba 100 por ciento”, cuenta Daniela Retamales, una de las fundadoras de este ambicioso proyecto. 

“No quiero que se entienda que mi trabajo anterior era malo, al contrario. Mi jefe era un siete, mis compañeros también, pero había algo que faltaba: la motivación, ese impulso que hace que te levantes con ganas todas las mañanas, sintiendo que lo que haces va a tener alguna trascendencia o va a contribuir en algo”. 

“Partimos buscando un proyecto que fuera entretenido. Yo vi muchas charlas TED, leí cientos de reportajes y –así de repente- se nos cruzó el tema de la impresión 3D. Se la comenté en un almuerzo a Omar y ahí partió todo”.

Omar, el segundo socio fundador, estaba trabajando en una consultora minera con casa matriz en Antofagasta y una sucursal por proyectos en Santiago, cuando “la Dani” –como él la llama- lo invitó a participar en la idea. 

“Investigando por diferentes partes descubrimos que una prótesis convencional tiene un valor que oscila entre los 1,5 a 5 millones de pesos, aproximadamente, y que ese rango de precios varía acorde con las funcionalidades que puede alcanzar. Fue ahí cuando nos preguntamos: cuántas personas necesitan de una prótesis en Chile y de ellas cuántas pueden costearlas”, comenta Omar.

El II Estudio Nacional de la Discapacidad realizado en 2015, cuyos resultados fueron entregados por el Servicio Nacional de Discapacidad (Senadis) en 2016, evidenció que el 16,7 por ciento de la población –entre los dos años en adelante- se encuentra en situación de discapacidad. Este total corresponde a 2.836.818 personas. De ellas, 130 mil presenta alguna pérdida, malformación o ausencia de extremidades superiores, de las cuales el 90 por ciento que necesita una prótesis, no puede acceder a ella por su alto precio, dificultando así su inclusión social y laboral.

“Generalmente quienes requieren de un sistema de reemplazo cuentan con muy poca ayuda. Entonces, nos propusimos mejorar la autonomía y autoestima de cada persona que precise una prótesis de mano en Chile, transformando así vidas”, señala Daniela.

“Renunciamos a nuestros trabajos e involucramos a nuestras familias en esto. Sin trabajo y sin sueldo, no podía mantener los costos de un departamento, así es que volví a la casa de mis papás. De esa manera ellos me apoyaron. Mi hermano Luis,ingeniero en sistemas navales e ingeniero civil industrial de la Universidad Andrés Bello, por su parte, también comenzó a interesarse en la idea y se unió a nosotros como el tercer socio fundador”. 

De a poco fueron comentando dentro de su grupo de familiares y amigos qué les parecía la idea y si le veían viabilidad. Conscientes de los pros y contras, decidieron seguir adelante y se constituyeron como Fundación Prótesis 3D el 29 de febrero de 2016.

“No teníamos impresora. Ninguno de los tres había visto una antes y tampoco sabíamos imprimir en tres dimensiones. Sólo contábamos con las ganas”, rememora Daniela. Juntaron algo de dinero y compraron online, en Croacia, la primera impresora 3D. “Cuando nos llegó la tuvimos que armar, estaba mala y la empresa que nos la vendió no se hizo responsable. Fue nuestra primera pérdida, pero no nos rendimos, al contrario nos sirvió de experiencia”. 

Aprendieron a hacer prótesis, a escalarlas y a imprimir. Tocaron varias puertas para conseguir pacientes y probar sus prototipos. “Pero no pasaba nada. Buscamos ayuda en diversos organismos… y nada. Pero no podíamos –ni queríamos- darnos por vencidos. Los tres contábamos en lo que estábamos trabajando, hasta que llegó Alex, quien había sufrido un accidente laboral que lo llevó a perder su mano derecha. Luego de meses internado en el hospital, se contactó con nosotros y se transformó en nuestro primer beneficiario. Él nos llenó de energía para seguir trabajando en conseguir colaboración económica y humana”, detalla Daniela. 

“Cuando conocí a Omar y Daniela como pacientes, me comentaron en lo que como ingenieros estaban trabajando. En ese momento todavía no se constituían como una fundación, sino que estaban informalmente desarrollando prótesis con impresión 3D. Encontré que era muy altruista lo que estaban haciendo: entregar su tiempo, dinero y capacidades en ayudar a quienes lo necesitan, que me entusiasmó la idea de participar”, expresa el doctor González. 

“Les pregunté sobre el equipo de salud que los asesoraba. Habían tenido acercamiento con otros colegas, pero que –en ese sentido- estaban solos. Les ofrecí mi ayuda en lo que necesitaran y aquí estamos: trabajando en equipo desde entonces”. 

Lo más gratificante de este programa, resumen los tres, es la conexión que se genera con quienes recurren a ellos. El trabajar con esta plataforma les ha permitido generar ideas con un real impacto en la vida de la gente, sin ningún tipo de retribución económica. “Nuestra meta es otra: integrar, incluir y entregar autonomía”, dicen.

Una de las dimensiones de existencia de los seres humanos, a juicio del científico chileno y Premio Nacional de Ciencias Humberto Maturana, “es su relación con los otros seres humanos, con un modo particular de ser en un dominio relacional en el conversar, su coordinación con el hacer y el emocionar, que lo conlleva a construir realidades”.

Esto es lo que –precisamente- hace la Fundación Prótesis 3D: se configura con otros a través de relaciones interpersonales en un entorno de responsabilidad ética que les permite crear colaborativa y cooperativamente un proyecto común. Esta interdependencia positiva les ha permitido conseguir importantes aliados. Uno de ellos, la empresa Tresdp, que se ha puesto como meta fortalecer y generalizar la manufactura digital en Chile. 

Fabrizio Álvarez Gennaro, ingeniero mecánico de la Universidad Técnica Federico Santa María de Valparaíso (UTFSM), es uno sus fundadores. “Conocía de qué se trataba el tema de la impresión 3D, porque había trabajado por más de siete años en Inglaterra en la empresa Ricardo Engineering donde se estaba usando con propósitos bélicos”, resume. 

“Años más tarde –agrega- en un viaje a California, me topé con máquinas de impresión 3D a bajo costo y como conocía su potencial vi un sinfín de posibilidades abiertas a un grupo heterogéneo de personas. Ahí me dije: ¡quiero una!”.

“Por un amigo en común conocí a Daniela. Vino un día a la oficina a ver nuestros modelos. Me parecieron jóvenes serios y muy involucrados con el trabajo que estaban haciendo. Ese mismo día nos comprometimos a ayudarlos. Les entregamos su primera impresora 3D de nivel Prosumer y, hasta el día de hoy, les proporcionamos el 100 por ciento de los materiales que la fundación utiliza de forma gratuita, junto con el soporte. Creo que ha sido la mejor decisión que hemos tomado como empresa, no podemos dejar de sentirnos orgullosos de la labor que hacen y contentos de cooperar con un granito de arena en esta inmensa cruzada”.

Para Fabrizio todos los miembros de la Fundación Prótesis 3D son grandes personas. “Con un nivel de compromiso y profesionalismo, que ni en las mayores empresas del mundo he podido ver, para mí es un honor trabajar junto a ellos”.

Democratizando la libertad de movimiento

A diferencia de las prótesis clásicas, las 3D se pueden accionar con el movimiento de la articulación de la muñeca o codo, su peso es un tercio más liviano que las otras, lo que genera menor cansancio y escasos problemas de postura. 

Las prótesis que fabrica la Fundación tienen una activación de agarre que se genera con la misma extremidad para realizar la presión de la mano, además de más grados de movilidad. Eso sí tienen menos resistencias que las clásicas, por lo que se recomienda levantar con ellas objetos livianos. 

El servicio que entregan es integral y duradero: comienza con la llegada del beneficiario a la organización, continúa con la entrega de la prótesis y se mantiene en el tiempo, gracias al seguimiento, donde se va observando si el modelo necesita modificaciones o mejoras, sobre todo en el caso de los niños, por su crecimiento.

Si bien presenta una serie de ventajas, también posee limitaciones. En ese sentido son muy cuidadosos y humildes a la hora de proyectar qué es lo que se puede y qué es lo que no se puede alcanzar. 

En la Fundación Prótesis 3D el trabajar en equipo es la consigna. Por eso los diseñadores, psicólogos, terapeutas, ingenieros y médicos participan en la evaluación de los potenciales candidatos. Todos, de una u otra forma, interactúan con pacientes que tienen grandes expectativas y que tratan de satisfacer de manera realista. 

“Hemos tenido casos donde el resultado ha sido óptimo al primer intento, pero también nos ha tocado desarrollar e incluso adaptar modelos. Acá todos los miembros de la cadena tienen una opinión, los egos se dejan a un lado, porque la meta es otra: democratizar la recuperación de la funcionalidad y el movimiento”, subraya Daniela. 

Por el momento cuentan con diseños funcionales de extremidades superiores para quienes ha sufrido la pérdida o desarrollaron un problema congénito parcial o total en dedos, manos o antebrazo y que permiten un aumento de movilidad, capacidad de agarre y funcionalidad. Pero el impacto más potente es la mejora en la autoestima y la declinación del aislamiento social, porque son modelos amigables y coloridos. 

La prótesis 3D, actualmente, no permite realizar todas las acciones de una prótesis estándar. No deja levantar un peso importante, martillar o quizás realizar actividades de la vida diaria que son relevantes. “Por eso tratamos de combinar bien el desarrollo integral y funcional de las personas, que es lo que busca la medicina”, recalca el doctor González. 

La rehabilitación representa un escenario sensible, donde el riesgo de falla que se corre es grande. Por eso, cuando ya se tiene algo probado –como la prótesis convencional- que ha dado buenos resultados en la incorporación al diario vivir de un paciente, cuesta hacer el cambio de switch para incorporar al 100 por ciento esta tecnología. Por esa razón, quienes deciden dar ese paso son personas que buscan algo que a ellos los satisfaga.

Un caso reciente

José Paulo tiene 9 años. Es fanático de la Universidad Católica, cursa cuarto básico y le encantan los ramos en los que tiene que “hacer algo con materiales, como tecnología y artes. Me gusta hacer e inventar cosas en papel”, dice. 

Nació el 29 de enero de 2008. “Cuando salió de la guatita de la mamá, nos dimos cuenta que venía con sólo dos dedos de su manito. En las ecografías siempre las tenía empuñadas. La sorpresa la tuvimos en el parto, lo que me costó un desmayo saliendo de pabellón”, describe Héctor, su padre. 

A los cuatro meses José Paulo ingresó al Instituto Teletón “donde la atención es excelente, como familia no tenemos nada que decir. Pero, como papás, veíamos que algo faltaba, porque nuestro hijo mostraba inquietudes distintas. Él es muy “computín”, le gusta investigar y andar buceando en internet. Ahí descubrió el tema de las impresiones 3D y las prótesis. Como alucinó con la película Iron man, nos decía que quería tener un laboratorio como el de Tony Stark para crear su propia mano. Ese era como su sueño. Ante su insistencia me puse a averiguar y llegué al Facebook de la Fundación. No lo dudé y les escribí”.

Daniela recibió el mensaje en diciembre de 2016. Contactó a Héctor y le envío una ficha que debía rellenar con datos médicos básicos. Lo llamó y le comentó que entraba a la etapa de evaluación. En abril de este año, el doctor González, la terapeuta Camila Candia, el kinesiólogo Gonzalo Ortega y Omar se entrevistaron con José Paulo y su papá.

“Además de evidenciar que José Paulo se encuentra muy bien mentalmente, que entiende bien su problema y, claramente, no se ha visto del todo limitado en la vida consideramos que es un buen candidato. Este pequeñito presenta una malformación congénita con rastro de dos de sus deditos con los que se ha podido desenvolver muy bien”, resumió el doctor González luego de la evaluación médica.

“La prótesis que vamos a confeccionar lo va a ayudar a realizar algunas cosas que antes no podía, va a tener una buena evolución en él, pero no debe dejar de ocupar su manito, ni dejar de hacer la rehabilitación que en Teletón le indican”, reitera el doctor González al cierre de la entrevista de José Paulo y su papá.

Actualmente, en el laboratorio de la Universidad Andrés Bello (UNAB) de Viña del Mar, donde la Fundación Prótesis 3D mantiene su oficina y centro de operaciones, ya están trabajando en esta esta nueva mano que tiene algunas particularidades: “Paulo la quiere dorada con rojo y con un centro azul, como la de Iron man”, cuentan. 

El futuro en tres dimensiones

La Fundación es pionera a nivel nacional en la implementación y el estudio de la tecnología de las prótesis mioeléctricas, es decir, aplicar análisis de los estímulos neurológicos y de electro estimulación a prótesis. 

“Estamos en etapa de investigación y desarrollo con otros ingenieros, a quienes hemos apoyado con información de pacientes y materiales. Estamos ocupados en buscar las mejores alternativas, por eso queremos cerrar un convenio para crear un dispositivo algo más sofisticado”, enfatizan los ingenieros. 

“Creo que más que el desarrollo del estado del arte, lo más importante es la democratización de esta tecnología. Nosotros como Tresdp estamos intentando cumplir ese rol en Chile y Latinoamérica, informado y enseñando su uso a niños desde los seis años de edad, porque en ellos están las ideas del futuro”, confiesa entusiasta Fabrizio. 

En un campo donde la innovación salva vidas, las soluciones de impresión 3D pueden brindar nuevas herramientas a médicos, investigadores y fabricantes de dispositivos para trabajar más rápido, realizar pruebas de manera detallada y personalizar la atención como nunca antes se había visto en la historia. 

A medida que se vayan ampliando avances paralelos, su imagen se reforzará y permitirá ampliar los horizontes, no sólo de la rehabilitación, sino que también de la medicina en general. 

La impresión 3D llegó para quedarse y para transformarse en una prometedora nueva vía de mejora de la calidad de vida de millones de personas alrededor del mundo poniendo lo mejor de la tecnología y la robótica al servicio de la inclusión.

El quehacer común como un acto consciente es lo que mueve a todas las personas que colaboran en la cadena de este impresionante proyecto. En un año han entregado más de 15 prótesis, pero poseen una lista larga de espera. Por eso, para agilizar el proceso de fabricación se encuentran desarrollando una campaña de financiación a través de su sitio web (www.fundacionprotesis3d.cl) con el objetivo de reunir fondos para la compra de una impresora adicional, que permita seguir haciendo realidad el sueño de muchas más personas. 

Por Carolina Faraldo Portus