Una impresora 3D tradicional, utilizada para fabricar piezas complejas a partir del biomaterial producido en la Universidad de Quebec en Trois-Rivières.
Un equipo de investigadores de ingeniería de la Universidad de Concordia, en Montreal, se dio cuenta, después de muchas pruebas y errores, que habían logrado algo notable.
Puede que no haya parecido gran cosa desde el exterior: unos pocos clics en la pantalla de una computadora, el zumbido de una impresora 3D y algunas burbujas solidificándose en un plato de plástico lleno de líquido.
Pero ese momento, exactamente a las 7:27 de la tarde del 27 de abril de 2018, fue la primera vez en el mundo que alguien imprimió con éxito un objeto 3D utilizando para ello ondas de sonido.
Estuvimos dando saltos, honestamente, porque no podíamos creer lo ocurrido
, dijo Muthukumaran Packirisamy, profesor de ingeniería y director del laboratorio de microsistemas biológicos ópticos en Concordia.
Fue un gran momento para nosotros… ¡nos divertimos mucho y celebramos fiestas después de eso!
, explicó Packirisamy.
El equipo ahora está celebrando una vez más, ya que su investigación, publicada en abril pasado en la revista Nature Communications, está siendo reconocida como uno de los diez principales descubrimientos científicos del año por la revista Québec Science.
Es una tecnología que el equipo de Packirisamy cree que podría usarse en el futuro para todo, desde reparar naves espaciales y reactores nucleares hasta imprimir dispositivos médicos directamente en el cuerpo de un paciente.
BURBUJAS DIMINUTAS
La impresión en 3D mediante sonido funciona a través de un proceso llamado cavitación, explicó Mohsen Habibi, investigador asociado del laboratorio.
En física, la cavitación consiste en la formación de burbujas de vapor o de gas en el seno de un líquido, causada por las variaciones que este experimenta en su presión.
En este caso, las ondas de ultrasonido son utilizadas para desencadenar una serie de diminutas reacciones químicas, que duran solo unos nanosegundos. Las reacciones producen inmensas cantidades de presión y calor, lo que hace que se formen burbujas en el material de impresión y luego se solidifiquen.
Esas burbujas crean básicamente polimerización, por lo que solidifican la resina líquida en un sólido
, dijo Habibi.
A medida que esas burbujas se forman y solidifican, el objeto 3D va tomando forma, capa por capa, en cualquier diseño que el equipo haya establecido.
Hasta ahora, los investigadores han imprimido de todo, desde delicados patrones de un panal de abejas hasta engranajes y hélices e incluso los contornos de las orejas y narices humanas.
El ultrasonido enfocado de alta intensidad, HIFU por sus siglas en inglés, ya se ha utilizado en procedimientos médicos para destruir tejidos, como en la ablación de tumores.
Esta es la primera vez que usamos esta química sónica de las ondas ultrasónicas para crear cosas
, dijo Packirisamy, explicando que la impresión mediante ondas de sonido puede producir objetos tan delgados como 100 micrones, aproximadamente el ancho de un cabello humano, y podría funcionar con una variedad de materiales como plástico, metal, cerámica o biomateriales.
Impresión en 3D de la una oreja completamente desarrollada para ser implantada en un paciente.
FOTO: 3DBIO THERAPEUTICS
EL POTENCIAL DEL SONIDO
Aunque la impresión 3D no es algo nuevo, el profesor de ingeniería Muthukumaran Packirisamy dijo que la impresión mediante sonido directo ofrece algunas ventajas sobre las tecnologías existentes, muchas de las cuales usan láseres para manipular el material de construcción a fin de que el objeto pueda tomar forma.
El sonido puede penetrar a través de barreras que la luz no puede
, dijo Packirisamy.
Esto abre la posibilidad de imprimir en 3D un objeto directamente en un lugar de difícil acceso, como el motor de un avión o debajo de la piel de un paciente durante una operación quirúrgica.
Si se inyecta un polímero o tejido sintético en el cuerpo del paciente, la impresora de sonido podría ser utilizada desde fuera del cuerpo para darle al material la forma necesaria, dijo.
Todo, desde stents, que son mallas extensibles que se utilizan para abrir arterias, venas y otros conductos de cuerpo que se hallaban obstruidos, hasta eventualmente órganos sintéticos, podría imprimirse, según Packirisamy.
También podemos hacer la reparación de bio-órganos internos. Esa es una posibilidad futura.
El equipo probó esta teoría enviando ondas de ultrasonido a través de una capa de tejido de cerdo de 15 mm. Lograron imprimir una pequeña hoja de arce en 3D en el otro lado.
Aunque este avance suena un poco a ciencia ficción, el estudiante de doctorado Shervin Foroughi dijo que teóricamente podría permitir que los pacientes eviten someterse a una cirugía abierta.
Permitirá a los cirujanos realizar cirugías mínimamente invasivas y reducirá el tiempo de recuperación de los pacientes
, dijo Foroughi.
Es en parte debido a estos posibles efectos en la sociedad que la investigación fue nombrada como uno de los diez principales descubrimientos científicos del año por la revista Québec Science.
Es increíble, es algo que podría tener muchas aplicaciones en múltiples industrias. Obviamente en hospitales, pero también en la industria aeroespacial y en muchas industrias
, dijo Mélissa Guillemette, editora de la revista Québec Science.
Es algo que tuvo mucho impacto en la comunidad científica
, dijo Guillemette. Mucha gente quedó asombrada con este trabajo
.
Para Pakirisamy, los honores de la revista fueron algo inesperado pero satisfactorio, y agregó que el equipo ahora siente un renovado sentido del propósito de su trabajo para avanzar en sus investigaciones.
Es un momento realmente decisivo para nosotros. Nos da un nuevo impulso tomar esta tecnología y aplicarla a la sociedad de una manera mucho más significativa.
Fuente: CBC / A. Maclellan