Impresión 3D de partes de piel, huesos, y cuerpo para los futuros astronautas

Agencia Espacial Europea, 20 de noviembre de 2018.- Los astronautas que se aventuran en el espacio podrían recibir tratamientos médicos utilizando piel, huesos y órganos completos impresos en 3D, según un grupo líder de expertos en bioimpresión en 3D que se reunieron en el corazón técnico de la ESA.

Los astronautas del Apolo en aproximadamente 12 días de viaje a la Luna llevaron una pequeña bolsa médica cuyo contenido incluía vendas, antibióticos y aspirina . Los futuros viajeros espaciales aislados durante meses o años lejos de la Tierra requerirán un apoyo médico mucho mayor y más flexible.

Un proyecto dirigido por la ESA está investigando el uso de la bioimpresión 3D para apoyar el tratamiento médico de expediciones espaciales de larga duración y asentamientos planetarios. Los principales expertos del campo se reunieron en el centro ESTEC de la ESA en Noordwijk, Países Bajos, para un taller de dos días.

De la misma manera que las impresoras 3D estándar usan plásticos o metales para construir objetos tridimensionales, las bioimpresoras 3D usan “tintas biológicas” basadas en células humanas, y los nutrientes y materiales necesarios para regenerar tejidos corporales como la piel, los huesos y el cartílago. Los ‘andamios’ temporales pueden imprimirse al mismo tiempo para proporcionar estabilidad y las condiciones físicas óptimas para promover la reconstrucción.

La impresión de órganos completos es un objetivo de la próxima década, pero implica la combinación precisa de múltiples tipos de células y tejidos para trabajar juntos como uno solo.

Los participantes del taller discutieron el estado actual de la bioimpresión en 3D y el trabajo que queda por hacer para avanzar en la práctica desde la investigación de laboratorio hasta el punto en que pueda ayudar a los pacientes terrestres y astronautas, que incluyen desafíos regulatorios, médicos y tecnológicos.

“Por primera vez en Europa, todos los expertos relevantes se han reunido para discutir la aplicación de la bioimpresión 3D y la medicina regenerativa para el espacio”, dijo Tommaso Ghidini, jefe de la División de Estructuras, Mecanismos y Materiales de la ESA, que supervisa el proyecto.

“Estamos preguntando qué necesitarían los astronautas a corto, mediano y largo plazo, y qué pasos son necesarios para madurar la bioimpresión 3D a un nivel en el que pueda ser útil en el espacio. Estamos definiendo una hoja de ruta y un cronograma de desarrollo, con el objetivo de que este grupo se convierta en un grupo de trabajo científico en el futuro, impulsando el progreso ”.

Astronautas en riesgo de volar más lejos

“En comparación con las tripulaciones de baja órbita de la Tierra de hoy, las misiones de larga distancia a destinos lejanos se enfrentarán a desafíos muy diferentes”, comentó Sandra Podhajsky, del Grupo de Ciencias de la Vida del Sistema OHB, que está a cargo de este proyecto.

“En el caso de una emergencia médica, un regreso rápido a casa no será factible. En cambio, los pacientes tendrán que ser tratados en el acto. Por lo tanto, estamos evaluando la viabilidad y el valor agregado de la implementación de diferentes tecnologías de impresión 3D y tejidos de impresión biológica en futuras misiones de exploración “.

Además, se debe considerar una amplia gama de problemas médicos: los expertos en bioimpresión 3D se han guiado por un estudio previo de la ESA ‘HUMEX’ .

Los huesos y músculos debilitados a los que los astronautas actuales se enfrentan en la ingravidez, abordados en parte a través del ejercicio y las contramedidas médicas, pueden agravarse aún más si pasan años en lugar de meses en órbita. La vida en la gravedad parcial de otros planetas podría ser un poco mejor, aumentando el riesgo de daños en los huesos y articulaciones, así como lesiones en la piel por resbalones y accidentes. Y simplemente aventurarse más allá de la protección de la Tierra, el escudo magnético implica una mayor exposición a la radiación y el consiguiente riesgo de cáncer.

Prepararse para todas las eventualidades simplemente no es posible a bordo de una nave espacial estrecha. En cambio, una capacidad de bioimpresión en 3D permitiría una respuesta más flexible y versátil a las emergencias.

Hoy en día, por ejemplo, las lesiones por quemaduras graves suelen tratarse con injertos de piel de otras partes del cuerpo de un paciente.Esto implica una lesión secundaria en el área trasplantada, lejos de ser ideal cuando la investigación muestra que el entorno orbital hace que las heridas sean más difíciles de curar. En su lugar, se puede cultivar y biopintar una nueva piel a partir de las propias células del paciente y luego trasplantarse directamente.

O, en el caso del cáncer, la opción de imprimir tejido de reemplazo en una forma personalizada para reemplazar directamente una parte del cuerpo afectada por el cáncer, ya sea piel, hueso o un órgano interno, está abriendo las opciones de tratamiento no solo para la exploración espacial. pero también de vuelta en la tierra.

Hacer que suceda

“Otra incógnita es cómo madurarán las construcciones bioimpresas después de la impresión y cómo su implementación en el cuerpo humano se verá afectada por las condiciones alteradas del espacio”, dijo el Prof. Michael Gelinsky, Jefe del Centro de Investigación de Hueso Traslacional, Articulaciones y Tejidos Blandos en El Hospital Universitario de la Universidad Técnica de Dresde.

“La cirugía requerida para trasplantar tejidos impresos también requiere un replanteamiento. El entorno estéril, el equipo y el personal capacitado de un quirófano terrestre pueden no estar disponibles, así como los artículos quirúrgicos de un solo uso empleados de manera informal en el suelo “.

Los cirujanos de robots podrían ayudar a cubrir cualquier brecha de habilidades, operando de manera autónoma a través de inteligencia artificial en lugar del control remoto de los cirujanos de la Tierra: el retraso en las comunicaciones involucrado en las misiones del espacio profundo hace que la telemedicina directa sea inviable.

Más allá de los obstáculos tecnológicos, los participantes destacaron los problemas legales y regulatorios involucrados. El trasplante de tejidos y órganos bioimpresos a pacientes humanos tendría que ser limpiado de antemano no solo por los consejos reguladores relacionados con el espacio, sino por los primeros consejos reguladores de salud en el terreno.

El proyecto de Impresión 3D de Tejidos Vivos para la Exploración del Espacio se apoya a través de ESA Basic Activites dentro del elemento Discovery and Preparation , y está liderado por OHB System en Alemania en cooperación con la Universidad de Tecnología de Dresden en Alemania.