Cómo las impresoras 3D podrían ayudar a mejorar el acceso a la atención oftalmológica

En los últimos años, el uso de la impresión 3D en el cuidado de la salud ha experimentado un aumento.

La impresión 3D ya se ha utilizado para crear ciertos implantes y prótesis. Y actualmente se están realizando investigaciones sobre formas de utilizar la impresión 3D para órganos y tejidos humanos, así como para medicamentos.

Ahora, científicos del Centro de Investigación y Educación Ocular (CORE) de la Universidad de Waterloo en Ontario, Canadá, presentaron recientemente una investigación durante la Reunión Anual ARVO 2023 que muestra cómo la impresión 3D podría usarse potencialmente en el cuidado de los ojos.

Las posibles aplicaciones de impresión 3D incluían la administración ocular de medicamentos, lentes de contacto biodegradables y un modelo de ojo bioimpreso en 3D que podría usarse para probar medicamentos administrados a través del ojo.

Los hallazgos aún no se han publicado en una revista revisada por pares.

A diferencia de una impresora estándar que imprime palabras y fotos en una hoja plana de papel, la impresión 3D crea un elemento tridimensional real.

La impresora 3D hace esto usando capas de material de "impresión". Estas capas continúan construyendo y dando forma al objeto que está imprimiendo. Debido a esto, la impresión 3D se considera una tecnología aditiva.

Se puede utilizar una variedad de materiales, incluidos plásticos, metales, compuestos y cerámica para imprimir objetos en 3D.

Para dispositivos médicos de impresión 3D, la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) actualmente regula estos artículos a través de su Centro de Dispositivos y Salud Radiológica (CDRH).

Según el Dr. Alex Hui, jefe de biociencias del Centro de Investigación y Educación Ocular (CORE) de la Universidad de Waterloo, el beneficio clave de la impresión 3D es la flexibilidad.

"La impresión 3D abre nuevas vías para la fabricación rápida, bajo demanda y personalizada de dispositivos oculares, que van desde anteojos, lentes de contacto o insertos oculares que administran medicamentos", dijo a Medical News Today. "También podemos aprovechar esta tecnología para hacer mejores modelos de ojos in vitro para detectar fármacos o probar nuevos productos oculares".

"Si bien el potencial de la impresión 3D en el cuidado de los ojos es bastante prometedor, todavía estamos bastante lejos de esta realidad", agregó Hui. "Es precisamente por eso que hemos decidido continuar con esta investigación, ayudando a cerrar la brecha entre la impresión 3D y las aplicaciones oftálmicas".

Esta no es la primera vez que los científicos observan la impresión 3D en la salud ocular. Un estudio realizado en diciembre de 2022 mostró cómo la bioimpresión 3D podría usarse para crear tejido ocular. Otra investigación ha examinado la impresión 3D para lentes de contacto y lentes intraoculares.

"Desde la perspectiva del consumidor, la impresión 3D permite que los dispositivos médicos se produzcan potencialmente en el punto de atención, por ejemplo, en la oficina o el hogar", dijo Hui. "La aplicación más útil será para situaciones que necesiten un diseño personalizado, único o especializado para un paciente único. Prevemos que esta tecnología podría tener un impacto en lentes esclerales, ortoqueratología y administración de medicamentos donde los productos personalizados y personalizados son muy deseables. Los productos que tienen una vida útil corta o los productos que tardan semanas o meses en producirse también pueden beneficiarse de esta tecnología".

Tres de las innovaciones de impresión 3D giraron en torno a la fabricación y el uso de chips microfluídicos de polidimetil siloxano (PDMS) impresos en 3D.

Los investigadores estudiaron el uso de este chip para probar las respuestas de las células oculares a ciertas condiciones, así como el uso del chip para fabricar una lente de contacto que pueda evaluar los medicamentos administrados a través de los ojos.

Además, los científicos pudieron incorporar células epiteliales corneales humanas (HCEC) en el chip PDMS para su uso en estudios de biología celular.

"Los dispositivos de microfluidos son una herramienta común utilizada en investigación y diagnóstico", explicó Hui. "Por ejemplo, considere las tiras reactivas de COVID que usan principios similares, donde solo se aprovecha una pequeña cantidad de líquido para obtener información. Las que están hechas de PDMS se usan principalmente para investigaciones que contienen células, pero el proceso tradicional para fabricar dispositivos de microfluidos PDMS es bastante largo y caro."

"CORE aprovechó la impresión 3D como una forma de ayudar a facilitar este proceso, permitiéndonos crear elementos de diseño que normalmente no serían posibles con los enfoques tradicionales", continuó. "Utilizamos estos chips PDMS para ayudar a probar y examinar nuevos medicamentos y productos en células en términos de seguridad y eficacia. También podemos diseñar estos chips en el futuro como una herramienta de diagnóstico, como la detección de biomarcadores en la película lagrimal para enfermedades oculares específicas, en una moda relativamente rápida desde el diseño hasta los primeros prototipos".

Otro estudio se centró en el desarrollo de una biotinta biodegradable para dispositivos oftálmicos de impresión 3D.

En este estudio, los investigadores utilizaron la biotinta para imprimir materiales en 3D que pueden usarse para fabricar lentes de contacto biodegradables.

"Bioinks son materiales que tienen un perfil biológico compatible que también se puede imprimir con una impresora 3D", dijo Hui. "Queremos utilizar esta tecnología para imprimir insertos oculares biodegradables para la administración de fármacos, y sus diseños geométricos son bastante simples, lo que lo hace sencillo".

"Como ejercicio de aprendizaje, también queríamos ver si podíamos imprimir una lente de contacto blanda, que (es) muy delgada y suave, y para la cual existen numerosos desafíos para que se imprima correctamente", agregó. "Usaremos las lecciones aprendidas y las aplicaremos para imprimir lentes duros en 3D, es decir, lentes esclerales y lentes orto-K".

Los investigadores de CORE también desarrollaron un modelo de ojo de hidrogel suave con superficies que imitan las superficies naturales de la córnea y la esclerótica. El modelo también tiene una cámara interna para imitar el interior natural del ojo.

Los investigadores creen que este tipo de modelo de ojo podría usarse para probar la administración de medicamentos para los ojos y cómo se absorben a través de la córnea.

"Hay muchos estudios que requieren que entendamos cómo las drogas se difunden y penetran en la parte posterior del ojo, y no ha habido forma de simular eso", explicó Hui. "Al experimentar con diferentes formulaciones de biotintas, ahora podemos imprimir en 3D un globo ocular de hidrogel con estructuras huecas que simulan las cámaras anterior y posterior. Los avances adicionales nos ayudarán a estudiar varios métodos de administración de fármacos en la parte posterior del ojo. A medida que se desarrolle nuestro trabajo, esperan producir modelos no solo para la investigación sino también con fines educativos, lo que permite a los médicos aprender y practicar técnicas en ellos antes de las interacciones con los pacientes".

Medical News Today también habló con el Dr. Benjamin Bert, oftalmólogo del Centro Médico MemorialCare Orange Coast en California, sobre esta investigación.

"Cualquier aplicación de nuevas tecnologías que podamos usar para tratar de mejorar la atención que brindamos y traer cosas al futuro siempre es beneficiosa y siempre muy emocionante", dijo Bert, quien no participó en esta investigación en particular.

Al hablar de los beneficios que la impresión 3D puede ofrecer a los profesionales del cuidado de la vista en el futuro, Bert dijo que abrirá la accesibilidad.

"Entonces, puede tener una tecnología que se desarrolla en una parte del mundo y luego, al poder imprimirla con solo tener acceso a una impresora 3D, eso significa que puede llevarla incluso a partes muy remotas y aún tener acceso a esto. tecnología muy avanzada", dijo.

"Creo que es una tecnología muy interesante", agregó Bert. "Tiene muchas aplicaciones futuras. Y este fue el primer paso para presentar algunas de las cosas en las que se puede utilizar. Creo que escucharemos mucho más sobre esto a medida que pase el tiempo y el la investigación continúa progresando".