Marie, un replicante humano impreso en 3D para probar los efectos de la radioterapia

Redacción
Lunes, 17 Diciembre 2018
Marie, un replicante humano impreso en 3D para probar los efectos de la radioterapia - impresoras 3D

Meagan Moore, estudiante de Ingeniería de LSU, ha impreso en 3D a Marie, un replicante del ser humano con el fin de medir los efectos de la radiación en tiempo real y determinar la dosis óptima de las sesiones de radioterapia en el tratamiento del cáncer.

Marie, cuya cabeza es desmontable, mide 1,80 metros de altura en números redondos, pesa 7 kilogramos y puede almacenar en su interior 136 litros de agua durante ocho horas.

"Los "fantasmas" o replicantes se han utilizado en la física médica y en las ciencias de  la salud durante décadas como sustitutos del tejido humano", ha declarado Moore, que añadió: “El problema es que la mayoría de los modelos dosimétricos se realizan actualmente a partir de un estándar, cuando las personas de todos los tipos de cuerpos contraen cáncer. Actualmente no existen fantasmas personalizados de todo el cuerpo".

Si bien los fantasmas actuales cuestan $ 40,000, no tienen extremidades y no representan todos los tipos de cuerpo, Marie representa un cuerpo humano más realista y solo cuesta $ 500 crearlo. Con el uso de imágenes en 3D de cinco mujeres reales que fueron adquiridas en el Centro de Investigación Biomédica de Pennington, Moore imprimió en 3D  un fantasma femenino realista hecho de bioplástico que se puede llenar con agua para establecer una densidad variable similar a la de un paciente.

"Específicamente quería trabajar con una mujer porque, en la ciencia, las mujeres generalmente no son estudiadas porque se las considera complejas debido a una variedad de razones", dijo Moore. "Quiero una persona con la geometría más compleja".

Tardó 136 horas en imprimir a Marie, en cuatro secciones con la impresora BigRep en Atkinson Hall de LSU. Para conectar las secciones, Moore utilizó una combinación de soldadura, soldadura por fricción, y chorro de arena. Incluso usaba un martillo y un cincel para quitar pedazos de plástico sin dañar a Marie. El principal problema fue averiguar dónde colocar la tubería para medir la dosis. Terminó yendo por la línea media desde su cabeza hasta su piso pélvico.

Para probar el fantasma, primero se tuvieron que realizar múltiples pruebas de agua. Durante cada prueba, se vertieron 136 litros de agua en Marie para ver si podía sostener ese peso durante 4 1/2 horas. Luego, Moore improvisó utilizando una tubería de PVC para atrapar los "goteos" que salían de algunas áreas.

"Este proceso siempre me pone nerviosa, pero sé que no estallará porque tiene un sellador para techos que lo cubre", dijo Moore. "La forma en que se forma Marie también ayuda".

Antes de la prueba de agua, Marie se recubrió con látex líquido y sellador de techo de color púrpura para su protección. ¿Por qué sellador púrpura?

"Púrpura estaba a la venta", dijo Moore. “Resulta que el color coincide con LSU y la Universidad de Washington. Ella también usa sus calcetines antideslizantes LSU ".

En octubre pasado, Moore llevó a Marie a la instalación de ciclotrón médico de la Universidad de Washington en Seattle, donde los investigadores estaban interesados ​​en probar la terapia de neutrones rápidos en ella. Este tipo de terapia, una forma especializada y poderosa de radioterapia de haz externo, se usa a menudo para tratar ciertos tumores que son resistentes a la radiación, lo que significa que son extremadamente difíciles de eliminar con la radioterapia de rayos X.

"La UW y la Universidad de Salud y Ciencia de Oregon llegaron al proyecto muy recientemente", dijo Moore. "Construí un ataúd para enviar a Marie. Les di a los trabajadores y a los encargados de las manijas una reseña detallada sobre cómo cuidarla".

El viaje de Marie fue realizado con el Director del Programa de Física Médica de LSU y el Profesor Wayne Newhauser, quien no solo sirvió como mentor de Moore en el Proyecto Fantasma, sino que también conoció a investigadores en la Costa Oeste que estarían interesados ​​en el proyecto.

"La idea inicial de todo el proyecto no fue completamente mía", dijo Moore. "Dr. Becky Carmichael [Coordinadora científica del plan de estudios de LSU y entrenador de oradores de TEDxLSU] le dijo al Dr. Newhauser que debería hablar conmigo. Lo conocí en su TED Talk, donde hizo una presentación sobre impresión 3D y cómo está interactuando con la ciencia. Como acababa de empezar a hacer mi propio modelado en 3D, le mostré mis impresiones en 3D. Este proyecto despegó de su trabajo con el cáncer de mama y el modelado computacional.

"Una de las razones por las que me gusta trabajar con el Dr. Newhauser es que él es bueno para encontrar los síes", agregó Moore. “Eso es lo que impulsa cada proyecto a la existencia. No solo tener una idea, sino la acción detrás de la idea. Ese es el tipo de entorno en el que me gusta trabajar, donde podemos hacer que algo suceda". 

Arte y ciencia

Moore se inscribió en LSU como estudiante de BAE el otoño pasado porque sintió que la disciplina era una plataforma donde podía combinar arte y ciencia.

"Este proyecto comenzó desde la perspectiva del arte, luego se convirtió en ciencia", dijo Moore, quien inicialmente quería duplicar su carrera en arte y ciencia antes de descubrir BAE. "Me encanta hablar sobre la interfaz entre el arte y la ingeniería porque creo que es realmente importante en gran medida en la forma en que existo en el ámbito de la ciencia".

El amor de Moore por la ciencia comenzó a una edad temprana, estudiando otolitos de pescado con un estudiante graduado de LSU mientras estaba en séptimo grado y asistía obsesivamente a las ferias de científicas.

"Siempre supe que quería hacer ciencia", dijo. “Estaba haciendo arte con algo de la ciencia que estaba haciendo y, finalmente, me di cuenta de que solo estaba haciendo tapping haciendo ingeniería. El entorno de la ingeniería biomédica simplemente se unió, y pensé: 'Esto es lo que ya estoy haciendo. Esto es lo que se supone que debo hacer en la vida '.

"Creé un rol interdisciplinario para mí misma al tomarme un poco más de tiempo para trabajar en mi carrera", continuó. “Puedo trabajar en muchos programas diferentes y usar muchas herramientas. Me encantaría obtener un título y seguir adelante, pero aprendo de manera diferente, y si puedo compartir el proceso mientras estoy aprendiendo, es una configuración increíble ".

En cuanto a Marie, cuyo nombre es una combinación de Marie Curie (investigadora de radiación), Marie Antoinette (cabeza desmontable) y Marie Laveau (simbolismo púrpura), Moore espera que se creen réplicas personalizadas de ella y se usen en el campo médico para, de manera más precisa, tratar pacientes con cáncer.

"Lo que me gustaría ver para este proyecto es la investigación que se utilizará como trabajo fundamental para personalizar los tratamientos contra el cáncer para las personas con tratamientos más complejos", dijo Moore. “Los niños y los pacientes con cáncer de mama tienen una morfología realmente diferente que suele ser muy difícil de tratar. Encuentro que cuanto más aprendemos sobre cualquier cuerpo, más complejo será. Todavía nos estamos equivocando de medicina en muchos niveles. Tenemos mucho que aprender."

 

 

Categoría: Impresoras 3D
Aplicación: Medicina