Progreso en la impresión robótica de implantes quirúrgicos para la regeneración del cartílago

Bruno I. Scollo

A lo largo de sus vidas, algunos humanos pueden perder total o parcialmente la capacidad de mover sus extremidades debido al daño en el cartílago, los tejidos conectivos flexibles que amortiguan los huesos. Esto puede deberse a enfermedades degenerativas, como la osteoartritis, o lesiones físicas.

El daño al cartílago puede causar dolor y discapacidad significativos, lo que afecta negativamente la calidad de vida de las personas afectadas. Los procedimientos quirúrgicos existentes diseñados para reparar este daño o reducir su impacto generalmente logran resultados limitados, y los pacientes reportan muy pocos beneficios y efectos a largo plazo nulos o escasos.

Los investigadores e ingenieros médicos han estado tratando de idear intervenciones terapéuticas alternativas destinadas a reparar el daño del cartílago de manera más efectiva. En los últimos años, la bio-impresión 3D, que se basa en impresoras avanzadas para crear sistemas bioquímicos y biofísicos tridimensionales, surgió como una solución prometedora para crear sistemas que puedan promover la regeneración de tejidos.

Investigadores de la Universidad de Manchester, la Universidad Tecnológica de Nanyang y otras universidades de todo el mundo revisaron recientemente trabajos recientes destinados a utilizar la bioimpresión para diseñar la reparación del tejido del cartílago. Su artículo de revisión, publicado en International Journal of Extreme Manufacturing , destaca tanto las posibles ventajas como las limitaciones de esta solución emergente.

"La bio-impresión 3D se ha utilizado para fabricar entornos bioquímicos y biofísicos que tienen como objetivo recapitular el microambiente nativo y promover la regeneración de tejidos ", escribieron Yaxin Wang, Ruben Pereira y sus colegas en su artículo. "Sin embargo, la bio-impresión in vitro convencional tiene limitaciones, debido a los desafíos asociados con la fabricación e implantación de construcciones impresas y la integración con el tejido cartilaginoso nativo".

Inicialmente, los investigadores intentaron utilizar la tecnología de bio-impresión 3D para crear sistemas que luego podrían implantarse dentro de los cuerpos humanos , replicando la función de los sistemas biológicos y promoviendo la regeneración del cartílago dañado. Estos enfoques, conocidos como enfoques in vitro, pueden tener limitaciones significativas, ya que los sistemas creados pueden ser difíciles de implantar o pueden no ser bien recibidos por el cuerpo de los pacientes, integrándose mal con su cartílago biológico.

Algunos equipos han estado explorando recientemente el potencial de un enfoque alternativo, conocido como bio-impresión in situ, que podría eludir estos problemas. En su artículo de revisión, Wang, Perreira y sus colegas resumieron los trabajos existentes que evalúan este enfoque, en particular sus implementaciones utilizando herramientas robóticas.

"La bio-impresión in situ es una estrategia novedosa para entregar bio-tintas directamente en el sitio anatómico deseado y tiene el potencial de superar las principales deficiencias asociadas con la bio-impresión convencional", escribieron los investigadores. "En esta revisión, nos enfocamos en la nueva frontera de los sistemas quirúrgicos de bio-impresión in situ asistidos por robot para la regeneración del cartílago".

Wang, Perreira y sus colegas examinan diferentes enfoques propuestos de bio-impresión in situ asistida por robot, algunos de los cuales son mínimamente invasivos y otros no invasivos. Dado que las cirugías abiertas pueden tener complicaciones significativas, estos enfoques serían particularmente deseables, incluso si aún se encuentran en etapas muy tempranas de desarrollo.

Al revisar los esfuerzos anteriores en esta área, descubrieron que el uso de boquillas de impresión rígidas o semirrígidas podría aumentar considerablemente la complejidad de estos procedimientos, por lo que los sistemas robóticos flexibles con altos grados de libertad podrían ser una alternativa valiosa. Algunos investigadores también intentaron idear enfoques que se basen en tecnología digital de infrarrojo cercano para imprimir estructuras similares a orejas directamente en el cuerpo de un paciente, aunque este enfoque es mucho más difícil, si no imposible, de implementar dentro del cuerpo.

Otros enfoques propuestos in situ para promover la regeneración del cartílago se basan en el uso de pequeños robots que pueden ingresar al cuerpo sin dañarlo, realizando procedimientos deseables. Estos robots podrían, por ejemplo, administrar células madre o sustancias en sitios lesionados dentro del cuerpo, pero también podrían integrarse potencialmente con herramientas de bio-impresión 3D, para imprimir directamente sistemas biológicos en regiones específicas.

Si bien todos estos enfoques podrían ser prometedores, será necesario superar varios desafíos y será necesario realizar muchos ensayos antes de que puedan probarse en humanos e introducirse en entornos clínicos. El artículo reciente de Wang, Perreira y sus colegas ofrece una visión general amplia de la etapa en la que se encuentran estas estrategias prometedoras en la actualidad, al mismo tiempo que destaca las áreas en las que podrían desarrollarse más en el futuro.

Fuente: https://techxplore.com/news/2023-06-robotic-surgical-implants-cartilage-regeneration.html