Contra reloj, investigadores argentinos fabricaron una pieza en 3D biodegradable que salvó la vida de un bebé y su técnica se exporta al mundo
Valentino nació con una enfermedad congénita muy rara y a los siete meses, ante el riesgo de muerte, todo un equipo de médicos y científicos trabajaron para fabricar un exoesqueleto que fue insertado en su bronquio izquierdo. Pasaron más de cuatro años y su historia clínica explicada paso a paso fue publicada en una revista científica para que otros profesionales de cualquier lugar del planeta puedan replicar la técnica con los materiales utilizados.
Valentino Sarapura hoy tiene cinco años y es un niño que corre, juega, salta, va al jardín y no tiene problemas de salud. Sin embargo, cuando era un bebé de cinco meses, su madre Lucila y su padre Joaquín notaron que tenía algo raro en el pecho, un lado más inflamado que el otro, y la primera placa solicitada por su pediatra detectó que había una anomalía en la arteria pulmonar. Un mes después, debido a que el pequeño manifestaba problemas para respirar y sufría repetidas infecciones, lo llevaron a la guardia del Centro de Educación Médica e Investigaciones Clínicas Norberto Quirno (CEMIC), en la Ciudad de Buenos Aires. Allí, luego de varios estudios, incluida una endoscopia, recibieron el diagnóstico preciso: estenosis traqueal congénita que dificultaba la entrada y salida del aire a los pulmones y además, una insuficiencia en el desarrollo del cartílago en su pulmón izquierdo. La combinación de ambas afecciones, algo muy poco frecuente, es peligroso para la salud porque hace que el pulmón se inflame de manera continua, causa infecciones progresivas y puede terminar con la muerte de quien lo padece.
En el CEMIC inmediatamente hicieron una interconsulta con el cirujano infantil Gastón Bellía Munzón del Hospital Pedro de Elizalde.
“A partir de ese momento —cuenta la mamá de Valentino— hubo una cadena de favores de muchos profesionales comprometidos que sin conocernos se pusieron a trabajar con el único objetivo de salvar la vida de nuestro hijo”.
Un antecedente en Estados Unidos
El cirujano Munzón venía de participar en un congreso de médicos realizado en Roma y allí se enteró de una cirugía llevada a cabo en 2013 en el hospital escuela de la Universidad de Michigan con un paciente pediátrico cuyo caso era parecido al de Valentino. En esa universidad se había colocado en el bronquio del bebé un exoesqueleto biodegradable con forma de rulero que facilitaba la entrada y salida del aire. Era el único antecedente quirúrgico que se conocía en casos similares.
Munzón empezó a investigar más sobre el tema, buscó material escrito, habló con su equipo y decidió proponerle a la madre y el padre de Valentino repetir el mismo tipo de intervención. Les explicó en qué consistía la cirugía, cuáles serían los riesgos y ellos a pesar de todas las dudas y temores, dieron el consentimiento para seguir adelante. “No había otra opción. Valentino se iba a morir”, aclara el papá.
¿Quién podía fabricar en 3D una pieza con forma de rulero?
En ese momento comenzó una búsqueda incesante de parte del cirujano y de los médicos que lo acompañaban por encontrar quién podía fabricar esa pieza clave que tenía que tener una forma de rulero abierto con varios agujeritos, que debía medir 8 mm de diámetro por 20 mm de longitud. Llamaron a varias empresas de insumos médicos y preguntaron entre los diseñadores industriales quién estaba en condiciones de hacer ese cuerpo milimétrico biodegradable en tiempo récord. El plan era el siguiente: colocar esta estructura con forma de C abrazando el bronquio y a través de los agujeritos de la pieza, el cirujano pasaría varios hilos de sutura para tensar el exoesqueleto. De ese modo se lograrían dos cosas: abrir la vía aérea y al mismo tiempo darle sostén a la pared del bronquio hasta que el propio tejido se fibrosara y permitiera dejar pasar el aire una vez que el exoesqueleto (el rulero con agujeritos) se hubiera biodegradado.
Lab3Bio
El 16 de julio de 2019, un mes después del diagnóstico, sonó el teléfono en el laboratorio de la Universidad de San Martín (Lab3Bio). Quien atendió el llamado fue la directora del lugar, la investigadora en física Élida Hermida. Cuando escuchó la historia de Valentino de inmediato se reunió con su equipo para consensuar si con las capacidades y la tecnología con las que contaban podían producir la pieza requerida para la cirugía: la respuesta fue un sí rotundo. Tenían pocas semanas para desarrollar esta estructura biodegradable. El estado de Valentino empeoraba día a día, para ese momento ya estaba sedado con asistencia respiratoria mecánica.
La pieza que había que reproducir tenía que ser de un tipo de material plástico que tardara por lo menos tres años en biodegradarse, tiempo necesario para que el propio tejido de Valentino se recuperara y además, requería contar con capacidad para expandirse, algo fundamental para acompañar el crecimiento del bebé. Ese material que se conoce como policaprolactona de uso médico no se conseguía en la Argentina. Fue el equipo médico de Munzón quien se encargó de comprarlo en el exterior e importarlo de inmediato para que llegara a la UNSAM (Universidad de San Martín) en pocos días.
Otro desafío a sortear fue que la impresora con la que contaban pudiera imprimir un exoesqueleto con las mismas características y cualidades que aparecía en la cirugía llevada a cabo en Michigan. En la universidad estadounidense habían utilizado una impresora láser que fundía material en polvo y cuyo costo era de alrededor de 300.000 dólares. La que había en el laboratorio de la UNSAM no tenía las mismas características.
Beatriz Aráoz, doctora en Química, investigadora del Lab3Bio recordó que un colega, Juan Ignacio Bousquet, especialista en animación 3D, tenía una impresora —valuada en 1.000 dólares— que les podría servir. Aráoz lo llamó, lo puso al tanto de la situación y Bousquet sin dudar llevó su impresora al laboratorio y se sumó al proyecto para intentar salvar la vida de este bebé.
Aráoz y Bousquet cuentan que trabajaron sin parar durante cinco semanas. Todos estaban convencidos de que la solución tenía que salir de allí. Durante el día probaban imprimir diversas muestras y a la noche seguían cada uno desde su casa leyendo papers y buscando información para probar algo nuevo al día siguiente. Así llegaron a imprimir unos 50 exoesqueletos de diferentes formas y resoluciones y alrededor de 100 partes específicas. El cirujano a su vez necesitaba contar con piezas 3D para entrenar sus manos; tenía que practicar cómo haría las suturas en ese tamaño milimétrico, qué tiempo le demandaría todo el proceso. “Fue una aprendizaje acelerado para todos con final feliz. Haber podido materializar la idea fue fantástico”, dice Aráoz, cuyo trabajo como investigadora es la fabricación de sustratos reabsorbibles para la regeneración ósea.
Hermida agrega que todo eso no hubiera sido posible si la UNSAM no hubiera contado con el laboratorio de biomateriales, que funciona desde 2016, gracias a un subsidio que el Estado otorgó a finales de 2013 para equiparlo y entrenar a profesionales que fueron capaces de fabricar algo tan específico que le salvó la vida a un niño.
Una vez que se logró la estructura perfecta, llegó el momento de la cirugía: se llevó a cabo el 21 de agosto de 2019 en el CEMIC y fue un éxito. Veinte días después, el paciente fue dado de alta sin sufrir ningún tipo de complicaciones.
Otra innovación destacable del equipo del Lab3bio fue la manera que eligieron para esterilizar el producto que se colocó por fuera del bronquio del bebé. “A diferencia de lo que se había hecho en la cirugía de Michigan, en la que se usó óxido de etileno, acá propusimos hacerlo con radiación gamma, gracias a los conocimientos que teníamos por haber trabajado en la Comisión de Energía Atómica”, explica Hermida.
Cirugía y procedimientos replicables
Cuatro años más tarde, esta historia se divulga, ya que el trabajo fue publicado en una revista científica. ¿Por qué ahora y no en el momento de la cirugía?
“Porque queríamos hacer un seguimiento con laringoscopias para ver cómo evolucionaba la tráquea del niño y cuán abierta estaba la vía aérea” comenta Hermida. Después de la cirugía, cada seis meses Valentino fue controlado a través de tomografías para ver el desempeño de sus pulmones. Cuando dejó de verse la presencia del exoesqueleto su bronquio estaba perfecto.
En todo el tiempo transcurrido, Valentino nunca necesitó medicación (excepto cuando estuvo sedado antes de la operación) y no tuvo infecciones de vías respiratorias, incluso teniendo que transitar la pandemia. Al cabo de 34 meses, se le hizo el último control y el exoesqueleto había desaparecido por completo.
El equipo del laboratorio de la UNSAM decidió entonces publicar todo el caso clínico detallado, desde los síntomas que tuvo el paciente pediátrico, el diagnóstico, tipo de cirugía, más la investigación realizada sobre ingeniería de materiales para fabricar la pieza 3D. Así, profesionales de la medicina y la ingeniería biomédica pueden acceder a este conocimiento y realizar procedimientos similares. Algo muy útil, sobre todo, para quienes se encuentran en lugares que no pueden acceder a tecnologías muy costosas, comenta Hermida.
El trabajo puede leerse con detalle en el paper científico bajo el título: “Advantages of FDM and gamma irradiation to manufacture personalized medical devices for airway obstructions”.
Por su parte, Munzón destaca el logro médico de la intervención: “Esta operación sentó un precedente. Valentino fue el comienzo y ahora ya hay dos más en Argentina operados con esta técnica”.
En los Estados Unidos, desde el 2012 hasta 2019, se operaron 18 pacientes con la técnica creada por el profesor Green de la Universidad de Michigan de los cuales 15 murieron. En China hubo otros 19 casos operados con una técnica parecida a la usada en EEUU y el trabajo recién se conoció en 2022.
Comentarios