Andamios Impresos en 3D para la Reparación de la Médula Espinal

Más de 15 millones de personas en todo el mundo viven con lesión de la médula espinal (SCI). Solo en EE. UU., más de 300 000 personas sufren de SCI, según el National Spinal Cord Injury Statistical Center.

A pesar de estas cifras, realmente no hay forma de revertir el daño de la lesión. Pero dado el efecto devastador que la SCI tiene en los pacientes y la sociedad, investigadores y empresas están buscando activamente tratamientos efectivos.

El Impacto Global de la Lesión de la Médula Espinal (SCI)

La lesión de la médula espinal (SCI) es una condición altamente incapacitante que restringe severamente la capacidad de una persona para realizar actividades diarias. 

Implica daño a la médula espinal, una estructura nerviosa central que se extiende desde el cerebro hasta la zona lumbar. Como parte clave del sistema nervioso central, la médula espinal transporta señales nerviosas entre el cerebro y el cuerpo.

Este tubo largo y cilíndrico formado por tejidos corre en el centro de nuestra columna y está protegido por las vértebras y tres capas de membranas. Pero actividades como caídas, incidentes de conducción y choques de motocicleta y automóvil pueden causar daño a la médula espinal. 

Los hombres son más comúnmente afectados por la lesión de la médula espinal que las mujeres.

Dependiendo de cómo la lesión afecta la médula espinal y la ubicación de la lesión, se clasifica en la columna cervical (cuello), columna torácica (parte superior de la espalda hasta debajo del ombligo), columna lumbar (parte baja de la espalda) y columna sacra (nalgas hasta el cóccix).

Hay un total de 31 segmentos en la médula espinal humana, compuestos por 8 cervicales, 12 torácicos, cinco lumbares, cinco sacros y un segmento coccígeo. 

En términos de gravedad, la lesión de la médula puede ser completa, sin función motora o sensorial por debajo del nivel de la lesión, o incompleta, donde se preserva alguna función .

Cualquier daño a la médula espinal puede afectar nuestro movimiento, función y sensación. Además del deterioro físico, las personas con SCI pueden experimentar efectos secundarios mentales, emocionales y sociales.

Un caso severo de SCI puede causar parálisis, pero la muerte también es posible. Las personas con esta condición a menudo fallecen antes debido a acceso insuficiente o a servicios de salud de baja calidad, y, por lo tanto, su tasa de mortalidad hospitalaria es casi tres veces mayor en países de ingresos bajos y medianos que en países de altos ingresos.

Las personas con lesión de la médula espinal también corren el riesgo de desarrollar condiciones secundarias debilitantes e incluso potencialmente mortales.

Mientras que los niños con esta condición tienen menos probabilidades de iniciar la escuela y, si se inscriben, menos probabilidades de avanzar, los adultos con SCI tienen tasas de desempleo superiores al 60 %. Las menores tasas de participación escolar y económica conllevan, por tanto, costos sustanciales tanto a nivel individual como social. 

Los tratamientos efectivos son esenciales para aliviar la carga global de la SCI.

Tratamientos Innovadores para la Lesión de la Médula Espinal en Desarrollo

Científicos de todo el mundo han estado trabajando en encontrar formas de reparar lesiones de la médula espinal. Los estudios que buscan nuevos tratamientos continúan en todo el mundo, abriendo puertas a mejores resultados después de estas lesiones.

Hace apenas un par de meses, en un estudio pionero, investigadores desarrollaron un implante ultrafino¹ que se coloca directamente sobre la médula espinal y entrega corrientes eléctricas a la zona lesionada, imitando señales naturales para estimular la curación nerviosa.

Cuando se probó en ratas, el dispositivo restauró el movimiento y la sensación táctil sin causar inflamación ni ningún otro daño.

“A diferencia de un corte en la piel, que típicamente se cura por sí mismo, la médula espinal no se regenera eficazmente, lo que hace que estas lesiones sean devastadoras y actualmente incurables.”

– Investigador principal Dr. Bruce Harland, investigador senior en la School of Pharmacy en Waipapa Taumata Rau, Universidad de Auckland

Con su implante, el equipo pretende cambiar eso. A largo plazo, la idea es convertirlo en “un dispositivo médico que podría beneficiar a personas que viven con estas lesiones de la médula espinal que cambian la vida”.

En otro estudio este año, investigadores demostraron tasas impresionantes de recuperación de la SCI² al combinar estimulación del nervio vago en bucle cerrado (CLV) con rehabilitación individualizada.

Los pulsos eléctricos se envían al cerebro a través de un pequeño dispositivo implantado en el cuello. Está sincronizado para enviar los pulsos durante los ejercicios de rehabilitación. Estimular el nervio vago durante la fisioterapia ha demostrado reconfigurar áreas cerebrales dañadas por accidente cerebrovascular y experimentar una recuperación mejorada.

El estudio sirvió de hecho como un ensayo clínico, con el implante ayudando a participantes con SCI cervical crónica e incompleta a lograr una mejora significativa en la fuerza del brazo y la mano.

Basado en más de una década de esfuerzos en bioingeniería y neurociencia en UT Dallas, el enfoque más reciente ahora procederá a superar el último obstáculo para su posible aprobación por la FDA para tratar la discapacidad del miembro superior debido a la SCI.

El año pasado, un equipo de cirujanos, neurocientíficos e ingenieros de la Universidad de Cambridge también desarrolló implantes ‘envolventes’ para tratar la SCI³.

Como su nombre indica, el dispositivo electrónico delgado, diminuto y de alta resolución se envuelve alrededor de la médula espinal, permitiendo la grabación y estimulación de 360 ° de la médula. También podría eludir una SCI completa donde la comunicación había sido interrumpida.

Aunque un tratamiento para lesiones de la médula está lejos, el dispositivo puede ayudarnos a comprender mejor esta parte poco estudiada de la anatomía humana de manera no invasiva y, a su vez, contribuir al desarrollo de terapias mejores.

Otro estudio que utilizó estimulación eléctrica para tratar la SCI provino del Royal College of Surgeons en Irlanda (RCSI).

Este describió un implante impreso en 3D⁴ que imita la estructura de la médula espinal con una malla ultra‑delgada y conductora eléctricamente que entrega estimulación dirigida a áreas dañadas, promoviendo el crecimiento de neuronas y células madre.

El equipo pudo mejorar la efectividad de su dispositivo ajustando la disposición de las fibras, abriendo posibilidades de aplicación en la curación ortopédica, cardíaca y neurológica.

Mientras tanto, investigadores de la Universidad de Rutgers han utilizado IA y robótica para tratar la SCI. Emplearon la tecnología para formular proteínas terapéuticas altamente sensibles, lo que permitió al equipo estabilizar con éxito la enzima Quitosanoasa ABC (ChABC), conocida por reducir el tejido cicatricial resultante de la SCI y promover la regeneración tisular. 

The enzyme ChABC is extremely unstable at normal human body temperature (98.6°F), losing its activity within only a few hours. As a result, repeated high-dose infusions are often needed to maintain therapeutic benefit. Synthetic copolymers, however, can envelop enzymes and help stabilize them in otherwise hostile environments.

Los investigadores usaron robótica de manipulación de líquidos para sintetizar y probar la capacidad de varios copolímeros para estabilizar la ChABC y mantener su actividad a 98,6 °F. Encontraron varios copolímeros capaces de ello, y una combinación de copolímeros retuvo el 30 % de la enzima durante hasta una semana, un resultado prometedor para pacientes con SCI.

Ahora, investigadores de la Universidad de Minnesota Twin Cities han construido un andamio impreso en 3D con canales microscópicos que guía el crecimiento de células madre hacia células nerviosas funcionales. Promueve el crecimiento axonal, la maduración celular y la formación de redes neuronales.

La técnica ha restaurado con éxito el movimiento en ratas con médulas espinales seccionadas, prometiendo transformar el tratamiento futuro para humanos con lesiones de la médula espinal.

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Andamios Impresos en 3D para la Reparación de la Médula Espinal

Aunque se han logrado avances significativos en la gestión clínica para mejorar la calidad de vida de los pacientes, las lesiones de la médula espinal continúan ocurriendo. Además, actualmente no existen tratamientos disponibles para ella.

Dada la complejidad de la lesión de la médula espinal, nuevas opciones de tratamiento serían muy bienvenidas y beneficiosas para los pacientes con SCI.

El nuevo estudio informa que el trasplante de células progenitoras neuronales regionalmente específicas (sNPCs) es un enfoque crucial para la restauración funcional. Se ha demostrado que estas células establecen conexiones funcionales con los circuitos neuronales a través del área dañada. 

Sin embargo, para maximizar la capacidad regenerativa, no solo es necesario definir poblaciones de células trasplantadas y administrar células regionalmente específicas al área dañada, sino que también es un desafío definir el mecanismo de acción de estas células.

Aunque los estudios han demostrado beneficios funcionales de distintas terapias, no se traducirán a la SCI crónica porque son principalmente mecanismos neuroprotectores en lesiones agudas y subagudas. Simplemente hay una necesidad de perseguir nuevas estrategias, como establecer un mecanismo de relevo integrando las células trasplantadas en la circuitería neuronal.

Los organoides de médula espinal son un sustrato ideal para esta iniciativa. Después de todo, son estructuralmente los más similares a la médula espinal. Aquí, el uso de 3D para el trasplante de células madre neuronales ha mostrado promesa.

Realmente no se pueden inyectar células directamente en el espacio de la médula espinal, ya que eso brinda un soporte estructural insuficiente. Este problema puede abordarse con andamios impresos en 3D, que no solo ofrecen soporte estructural sino también guía biológica y mecánica para las células.

Las tecnologías de impresión 3D también han demostrado la capacidad de crear andamios cargados con células que pueden coincidir con la forma del área de la lesión, potencialmente mejorando las interacciones injerto-anfitrión después del trasplante. 

Sin embargo, la aplicación de andamios impresos en 3D sobre organoides aún está en sus inicios.

Así, los investigadores de la Universidad de Minnesota crearon andamios de organoides de médula espinal impresos en 3D usando sNPCs derivadas de células madre pluripotentes inducidas humanas (iPSC), que tienden a evitar el rechazo inmunológico.

Los estudios han demostrado que las sNPCs regionalmente específicas derivadas de PSC pueden mantener su especificidad regional después del trasplante. La mayoría de estas células se diferencian en neuronas para reemplazar células perdidas o dañadas, replicando así el tejido de la médula espinal. 

En cuanto al material para imprimir los andamios, el equipo recurrió a la silicona, que se usa ampliamente en aplicaciones médicas.  

Derivada de elementos naturales, la silicona es un polímero sintético conocido por su alta biocompatibilidad y excelente resistencia a la oxidación. Su alta permeabilidad a los gases, por su parte, favorece la supervivencia de células que demandan oxígeno.

Además, es no degradable por naturaleza, lo que hace de la silicona un material de andamio adecuado para cultivar células impresas en organoides, ya que no se descompone. El equipo de investigación también ha analizado previamente andamios de silicona en un entorno de laboratorio controlado.

Así, con eso, el equipo procedió a construir andamios de silicona de organoides de médula espinal biimpresos en 3D para promover la recuperación funcional en una rata con médula espinal transectada. 

Cerrar la Brecha entre la Esperanza y la Curación con un Marco Funcional

En este enfoque novedoso, investigadores de la Universidad de Minnesota han combinado biología de células madre, tejidos cultivados en laboratorio e impresión 3D para curar lesiones de la médula espinal.

El proceso innovador se detalló en el estudio titulado Andamios Impresos en 3D Promueven la Formación Mejorada de Organoides Espinales para su Uso en Lesiones de la Médula Espinal⁵, que fue publicado recientemente en la revista científica revisada por pares Advanced Healthcare Materials.

Con la nueva investigación, los científicos están abordando el principal desafío de la lesión, que es la muerte de células nerviosas y la incapacidad de las fibras nerviosas para volver a crecer a través del sitio de la lesión.

El marco único de impresión 3D que han creado para órganos cultivados en laboratorio se denomina andamio de organoide. El andamio 3D con canales microscópicos se imprimió capa por capa mientras las sNPCs se introducían en microcanales mediante un sistema de impresión multimatérico basado en extrusión.

Las sNPCs son un tipo de célula madre humana programada para ser específica de la médula espinal humana, con el objetivo de ser usadas en futuras terapias de reemplazo celular tras una lesión de la médula espinal. Estas células se dividen y se diferencian en tipos específicos de células maduras. 

A diferencia de las células madre neuronales derivadas del cerebro, las sNPCs se integran en la médula espinal huésped y se diferencian en neuronas, formando redes neuronales esenciales para la recuperación funcional y restaurando conexiones dentro de los circuitos neuronales existentes.

“Usamos los canales impresos en 3D del andamio para dirigir el crecimiento de las células madre, lo que asegura que las nuevas fibras nerviosas crezcan de la manera deseada,” dijo el primer autor del estudio, Guebum Han, ex investigador postdoctoral de ingeniería mecánica de la Universidad de Minnesota que actualmente trabaja en Intel Corporation. “Este método crea un sistema de relevo que, al colocarse en la médula espinal, elude la zona dañada.”

Los investigadores probaron su marco en ratas para comprobar su viabilidad. Los andamios fueron trasplantados en ratas cuya médula espinal estaba completamente seccionada, y las células se diferenciaron con éxito en neuronas.

A las doce semanas post-trasplante, mientras la mayoría de las células dentro de los andamios se diferenciaron en neuronas, muchas se extendieron hacia la médula espinal huésped. Las fibras nerviosas se extendieron en direcciones rostral (hacia la cabeza) y caudal (hacia la cola), formando nuevas conexiones con los circuitos nerviosos existentes del huésped.

Las nuevas células nerviosas se integraron sin problemas en el tejido de la médula espinal de la rata con el tiempo, conduciendo a una recuperación funcional considerable. Según Ann Parr, profesora de neurocirugía en la Universidad de Minnesota:

“La medicina regenerativa ha inaugurado una nueva era en la investigación de lesiones de la médula espinal. Nuestro laboratorio está entusiasmado por explorar el potencial futuro de nuestros ‘mini médulas espinales’ para la traducción clínica.”

Sin embargo, la investigación aún se encuentra en su fase preliminar. A pesar de estar en una etapa temprana, ofrece un potencial nuevo y transformador de tratamiento para quienes padecen lesiones de la médula espinal.

Financiado por la Spinal Cord Society, los Institutos Nacionales de Salud y el Programa de Subvenciones de Investigación de Lesiones de la Médula Espinal y Traumatismo Craneoencefálico del Estado de Minnesota, el equipo de investigación ahora busca escalar la producción de su tecnología.

Además, el equipo continuará desarrollando su combinación de tecnologías: sNPCs, ensamblaje de organoides y estrategias de impresión 3D para futuras aplicaciones clínicas.

Invertir en la Reparación de la Médula Espinal de Próxima Generación

Una de las mayores compañías de dispositivos médicos del mundo, Medtronic plc (MDT ), tiene una profunda experiencia en implantes, interfaces neuronales y dispositivos aprobados por la FDA.

También ha desarrollado estimuladores de médula espinal y dispositivos de neuromodulación para el dolor y trastornos del movimiento.

Los dispositivos recargables de estimulación de la médula espinal (SCS) de la compañía incluyen Inceptiv, Intellis y el Vanta sin recarga. Estos dispositivos pequeños y de tamaño cómodo ofrecen alivio del dolor personalizado con tecnología de detección en bucle cerrado y ajustes de terapia basados en la posición del cuerpo, mientras permiten a los usuarios realizar resonancias magnéticas de cuerpo completo.

La opción de tratamiento no opioide de Medtronic está diseñada para aliviar el dolor crónico mediante la entrega de pequeños pulsos eléctricos que interrumpen las señales de dolor antes de que lleguen al cerebro.

Medtronic plc (MDT )

A principios de este año, la compañía publicó datos de un año de su ensayo clínico que evaluó el estimulador de médula espinal de bucle cerrado (CL‑SCS) Inceptiv en pacientes con dolor de piernas y dolor lumbar crónico (CLBP). Los datos mostraron beneficios en la mejora del dolor, la función física y la calidad de vida, al tiempo que redujeron la sobreestimulación.

La función de bucle cerrado detecta las señales biológicas únicas de cada persona y, en base a ello, ajusta la estimulación según sea necesario. 

La empresa global de salud con sede en Irlanda busca aliviar el dolor, restaurar la salud y prolongar la vida mediante sus tecnologías y terapias que tratan 70 afecciones de salud, incluidos bombas de insulina, dispositivos cardíacos, herramientas quirúrgicas, robótica quirúrgica, sistemas de monitoreo de pacientes y más.

El segmento de cardiología es el negocio principal de Medtronic, representando el 37 % de los ingresos, seguido por neurociencia, cirugía médica y otros, que principalmente involucran el tratamiento de la diabetes.

Con una capitalización de mercado de 118 mil millones de dólares, las acciones de MDT cotizan actualmente a 92,36 $, con un aumento del 15,24 % en lo que va del año. Tiene un EPS (TTM) de 3,62 y un P/E (TTM) de 25,44. Medtronic también ofrece a sus accionistas un rendimiento de dividendo del 3,09 %.

En cuanto a finanzas, la mayor empresa de tecnología médica del mundo por ingresos reportó un aumento del 8,4 % en los ingresos a 8,6 mil millones de dólares para el primer trimestre del año fiscal 2026, que terminó el 25 de julio de 2025.

Su EPS diluido GAAP fue de 0,81 $, y su EPS diluido no GAAP fue de 1,26 $.

Mientras el CEO Geoff Martha señaló un crecimiento orgánico constante de los ingresos y fortaleza de múltiples categorías de productos, el CFO Thierry Piéton expresó confianza en lograr resultados aún mejores, ya que Medtronic ejecuta “eficiencias en la fabricación, cadena de suministro y gastos operativos para impulsar el crecimiento de ganancias, y aumentar nuestras inversiones de crecimiento en I+D, ventas y marketing.

Este mes, el fabricante de dispositivos médicos anunció la incorporación de dos nuevos directores a su junta para buscar oportunidades de inversión y potenciar el crecimiento de ganancias. También ha creado un Comité de Crecimiento para ayudar al desempeño rezagado de las acciones.

Últimas Noticias y Desarrollos de la Acción de Medtronic plc (MDT)

Conclusión

La lesión de la médula espinal es una condición neurológica devastadora que puede conducir a una discapacidad funcional significativa y de por vida. También representa una carga sustancial para individuos, familias y sistemas de salud, lo que hace crítico encontrar mejores tratamientos y, posiblemente, reparar esta parte clave de nuestro sistema nervioso central.

Con organoides, bioingeniería e impresión 3D, los investigadores están abordando uno de los problemas más difíciles de la medicina. Aunque las terapias humanas aún están a años de distancia, una vez escalada y realizada, la tecnología puede ayudar a millones a recuperarse y recuperar su independencia.

Referencias:

1. Harland, B., Matter, L., Lopez, S., et al. Tratamiento diario con campo eléctrico mejora los resultados funcionales después de una lesión por contusión torácica de la médula espinal en ratas. Nature Communications, 16, 5372, publicado el 26 de junio de 2025. https://doi.org/10.1038/s41467-025-60332-0
2. Kilgard, M.P., Epperson, J.D., Adehunoluwa, E.A., et al. La estimulación del nervio vago en bucle cerrado ayuda a la recuperación de la lesión de la médula espinal. Nature, 643, 1030–1036, publicado el 21 de mayo de 2025. https://doi.org/10.1038/s41586-025-09028-5
3. Woodington, B.J., Lei, J., Carnicer-Lombarte, A., Güemes-González, A., Naegele, T.E., Hilton, S., El-Hadwe, S., Trivedi, R.A., Malliaras, G.G., & Barone, D.G. Bioelectrónica circunferencial flexible para permitir la grabación y estimulación de 360 ° de la médula espinal. Science Advances, 10(19), eadl1230, publicado el 8 de mayo de 2024. https://doi.org/10.1126/sciadv.adl1230
4. Woods, I., Spurling, D., Sunil, S., O’Callaghan, A.M., Maughan, J., Gutierrez-Gonzalez, J., McGuire, T.K., Leahy, L., Dervan, A., Nicolosi, V., & O’Brien, F.J. Impresión 3D de micro‑mallas electroconductivas basadas en MXene en un andamio biomimético a base de ácido hialurónico que dirige y mejora la estimulación eléctrica para aplicaciones de reparación neural. Advanced Science, eadvs.202503454, publicado el 15 de julio de 2025. https://doi.org/10.1002/advs.202503454
5. Han, G., Lavoie, N.S., Patil, N., Korenfeld, O.G., Kim, H., Esguerra, M., Joung, D., McAlpine, M.C., & Parr, A.M. Los andamios impresos en 3D promueven la formación mejorada de organoides espinales para su uso en lesiones de la médula espinal. Advanced Healthcare Materials, eadhm.202404817, publicado el 23 de julio de 2025. https://doi.org/10.1002/adhm.202404817