ABSTRACT
Abstract: About two decades ago, medicine experienced a revolutionary approach, driven by technological development in manufacturing techniques and scientific advances in the medical and life sciences, the field took on the challenge of regenerating tissue and organs damaged by disease, trauma, or hereditary issues, incorporating additive manufacturing as one of its strategies. Since its inception, regenerative medicine has developed techniques like tissue engineering, cellular therapy, medical devices, and artificial organs to provide wound healing and orthopedic applications. The incorporation of additive manufacturing allowed to recreate biologically appropriate environments for cell reproduction and growth that, eventually, lead to useful, regenerated tissue or organs. The objective of the present work is to review recent advances in the application of additive manufacturing techniques and ad hoc biomaterials in the field of regenerative medicine, to determine their impact in the development of new therapies for tissue engineering.
Resumen: Hace aproximadamente dos décadas, la medicina experimentó un enfoque revolucionario, impulsado por el desarrollo tecnológico en técnicas de fabricación y los avances científicos en las ciencias médicas y de la vida. El campo asumió el desafío de regenerar tejidos y órganos dañados por enfermedades, traumatismos o problemas hereditarios, incorporando la fabricación aditiva como una de sus estrategias. Desde su inicio, la medicina regenerativa ha desarrollado técnicas como la ingeniería de tejidos, la terapia celular, los dispositivos médicos y los órganos artificiales para proporcionar cicatrización de heridas y aplicaciones ortopédicas. La incorporación de la fabricación aditiva ha permitido recrear entornos biológicamente apropiados para la reproducción y crecimiento celular, lo que eventualmente ha llevado a la obtención de tejidos u órganos regenerados útiles. El objetivo de este trabajo es revisar los avances recientes en la aplicación de técnicas de fabricación aditiva y biomateriales ad hoc en el campo de la medicina regenerativa, para determinar su impacto en el desarrollo de nuevas terapias para la ingeniería de tejidos.
ABSTRACT
3D printing (I3D) is an additive manufacturing technology with a growing interest in medicine and especially in the specialty of orthopaedic surgery and traumatology. There are numerous applications that add value to the personalised treatment of patients: advanced preoperative planning, surgeries with specific tools for each patient, customised orthotic treatments, personalised implants or prostheses and innovative development in the field of bone and cartilage tissue engineering. This paper provides an update on the role that the orthopaedic surgeon and traumatologist plays as a user and prescriber of this technology and a review of the stages required for the correct integration of I3D into the hospital care flow, from the necessary resources to the current legal recommendations.
ABSTRACT
Resumen La impresión 3D es una tecnología interesante en constante evolución. También conocida como manufactura aditiva, consiste en la conversión de diseños digitales a modelos físicos mediante la adición de capas sucesivas de material. En años recientes, y tras el vencimiento de múltiples patentes, diversos campos de las ciencias de la salud se han interesado en sus posibles usos, siendo la cirugía plástica una de las especialidades médicas que más ha aprovechado sus ventajas y aplicaciones, en especial la capacidad de crear dispositivos altamente personalizados a costos accesibles. Teniendo en cuenta lo anterior, el objetivo del presente artículo es describir los usos de la impresión 3D en cirugía plástica reconstructiva a partir de una revisión de la literatura. Las principales aplicaciones de la impresión 3D descritas en la literatura incluyen su capacidad para crear modelos anatómicos basados en estudios de imagen de pacientes, que a su vez permiten planificar procedimientos quirúrgicos, fabricar implantes y prótesis personalizadas, crear instrumental quirúrgico para usos específicos y usar biotintas en ingeniería tisular. La impresión 3D es una tecnología prometedora con el potencial de implementar cambios positivos en la práctica de la cirugía plástica reconstructiva en el corto y mediano plazo.
Abstract 3D printing is an interesting technology in constant evolution. Also known as additive manufacturing, it consists of the conversion of digital designs into physical models by successively adding material layer by layer. In recent years, and after the expiration of multiple patents, several fields of health sciences have approached this type of technology, plastic surgery being one of the medical specialties that has taken advantage of its benefits and applications, especially the ability to create highly customized devices at low costs. With this in mind, the objective of this work is to describe the uses of 3D printing in reconstructive plastic surgery based on a literature review. The main applications of 3D printing described in the literature include its ability to create anatomical models based on patient imaging studies, which in turn allow planning surgical procedures, manufacturing custom implants and prostheses, creating surgical or instrumental simulators, and using bioinks in tissue engineering. 3D printing is a promising technology with the potential to cause positive changes in the field of reconstructive plastic surgery in the short and medium term.
Subject(s)
Humans , Surgery, Plastic , Tissue Scaffolds , Tissue Engineering , BioprintingABSTRACT
Three-dimensional (3D) bioprinting of cells is an emerging area of research but has not been explored yet in the context of periodontal tissue engineering. Objetive: This study reports on the optimization of the 3D bioprinting scaffolds and tissues used that could be applied clinically to seniors for the regenerative purpose to meet individual patient treatment needs. Material and Methods: We methodically explored the printability of various tissues (dentin pulp stem/progenitor cells, periodontal ligament stem/progenitor cells, alveolar bone stem/progenitor cells, advanced platelet-rich fibrin and injected platelet-rich fibrin) and scaffolds using 3D printers pertaining only to periodontal defects. The influence of different printing parameters with the help of scaffold to promote periodontal regeneration and to replace the lost structure has been evaluated. Results: This systematic evaluation enabled the selection of the most suited printing conditions for achieving high printing resolution, dimensional stability, and cell viability for 3D bioprinting of periodontal ligament cells. Conclusion: The optimized bioprinting system is the first step towards the reproducible manufacturing of cell laden, space maintaining scaffolds for the treatment of periodontal lesions.
La bioimpresión tridimensional (3D) de células es un área emergente de investigación, pero aún no se ha explorado en el contexto de la ingeniería de tejidos periodontales. Objetivo: Este estudio informa sobre la optimización de los tejidos y andamios de bioimpresión 3D utilizados que podrían aplicarse a personas mayores en el entorno clínico con fines regenerativos para satisfacer las necesidades de tratamiento de cada paciente. Material y Métodos: Exploramos metódicamente la capacidad de impresión de varios tejidos (células madre / progenitoras de la pulpa de dentina, células madre / progenitoras del ligamento periodontal, células madre / progenitoras de hueso alveolar, fibrina rica en plaquetas avanzada y fibrina rica en plaquetas inyectada) y andamios utilizando impresoras 3D que pertenecen solo a defectos periodontales. Se ha evaluado la influencia de diferentes parámetros de impresión con la ayuda de andamios para promover la regeneración periodontal y reemplazar la estructura perdida. Resultados: Esta evaluación sistemática permitió la selección de las condiciones de impresión más adecuadas para lograr una alta resolución de impresión, estabilidad dimensional y viabilidad celular para la bioimpresión 3D de células del ligamento periodontal. Conclusión: El sistema de bioimpresión optimizado es el primer paso hacia la fabricación reproducible de andamios de mantenimiento de espacio cargados de células para el tratamiento de lesiones periodontales
Subject(s)
Humans , Tissue Engineering/methods , Bioprinting/methods , Printing, Three-Dimensional , Periodontal Diseases/therapy , Regeneration , Stem CellsABSTRACT
Resumen En esta revisión se abordan las diversas aplicaciones actuales de la impresión tridimensional en enfermedades cardiovasculares, sus limitaciones y dirección a futuro. Se enfatiza en el área de educación, en la cual ha tenido impacto significativo en la experiencia del paciente y del médico, además de beneficios éticos con respecto a la comparación con el uso de cadáveres o modelos animales; también, en el área de planificación quirúrgica donde se optimiza el proceso operatorio y se dan mejoras en los resultados; seguidamente, se explica el área de impresión cardiaca personalizada, que se ha implementado especialmente en casos de anomalías cardiacas congénitas debido a que son muy heterogéneas entre los pacientes y esto permite un estudio individualizado de las mismas con el fin de buscar tratamientos óptimos a mediano y largo plazo. Finalmente se profundiza sobre bioimpresión, la cual constituye el campo con mayor potencial y se ha desarrollado alrededor del reemplazo de estructuras cardiacas como válvulas, investigación de efectos terapéuticos de fármacos y colocación de células con funciones regenerativas. Se concluye lo promisoria que es la impresión cardiaca tridimensional y los múltiples beneficios que puede brindarle a la comunidad médica y a los pacientes.
Abstract For this review the current applications and uses of three-dimensional printing will be studied in cardiovascular diseases, as well as its limitations and future directions. Regarding the education field, it has had a significant impact on the experience of physicians as well as patients, furthermore considering the ethical benefits with regards to the comparison of the use of cadaveric or animal models. Advantages may also be contemplated when discussing surgical planning, where this technology optimizes the surgical process and provides better results. Moreover, patient specific three- dimensional cardiac printing has been applied in cases of congenital heart abnormalities due to its variability among patients, where these models allow for an individual study in search of optimal treatments in the medium and long term. Finally, bioprinting is studied, which constitutes the most promising field, and has developed around the replacement of cardiac structures, such as valves, investigation on therapeutic effects of drugs and cell placement with regenerative functions. In conclusion, the optimistic and favorable future of this technology can be presumed, alongside its multiple benefits that could contribute to the medical community and to the patients.
Subject(s)
Printing, Three-Dimensional , Models, CardiovascularABSTRACT
RESUMEN En el mundo actual, las llamadas "tecnologías de fabricación por adición" o impresión 3D también llamado prototipado rápido, han trascendido las fronteras de casi todos los campos de la ciencia, y su incursión en la medicina es cada vez mayor. Es justamente en el campo médico que esta tecnología de impresión por adición ha evolucionado a la bioimpresión, que incluye un proceso de cultivo celular en laboratorio haciendo posible la formación de órganos y/o tejidos personalizados. Para la impresión tridimensional de órganos en humanos se toman muestras de un tejido o células madre del paciente, para ser cultivadas y expandidas en laboratorio para su posterior diferenciación a una línea celular específica. Para este proceso se utiliza un material sólido como andamio a temperatura ambiente con un punto de fusión conocido. En la creación de un modelo para la fabricación de un órgano o tejido en impresión 3D, se utilizan los estudios de imágenes médicas de los pacientes intentando preservar al máximo la anatomía de las estructuras que se desean reproducir. En este artículo se abordan las bases y el potencial uso de esta tecnología en el área médica.
ABSTRACT In today's world, so-called "addition manufacturing technologies" or 3D printing also called rapid prototyping have transcended the borders of almost every field of science and medicine is no exception. It is not surprising that its exploration for practical uses is increasing. In medicine, this technology of printing by addition has evolved to bioprinting, which occurs by a special process, from cells grown in a laboratory, which makes possible its transformation into a type of organs tailored to the patient. The three-dimensional impression of human organs requires take samples of tissues or stem cells from the patient, which are grown in the laboratory waiting to multiply or differentiate to other cell lines; then, to create said object, a solid material at room temperature and with a known melting point is applied layer by layer. Currently the use of this technology uses the medical images of patients trying to preserve the anatomy of the structures that they want to reproduce. In this article the bases and the potential use of this technology in the medical area will be addressed.
