A medida que la impresión 3D ha despegado en los últimos años, los investigadores creativos han encontrado cada vez más formas de aplicar la tecnología para crear dispositivos que cambian la vida y dispositivos innovadores, desde impresión electrónica directamente sobre la piel humana para desarrollar sensores "inteligentes" que puedan ser incrustado en motores a reacción y crear extremidades biónicas de bajo costo para niños nacidos sin armas.

Ahora, la Maker Lab en la Biblioteca Cline de Northern Arizona University se ha asociado con Tereza DeMuth, veterinaria del cercano Hospital Canyon Pet, para crear implantes para cascarones de tortuga dañados.

El equipo de NAU - David Van Ness, un profesor de arte y director del New Media Art Program en NAU, Kathleen Schmand, directora de desarrollo y comunicaciones de Cline Library, y Andrew See, jefe de servicios al usuario de la biblioteca, pudieron crear soluciones protésicas para dos tortugas cuyas conchas habían sufrido daños graves, para que pudieran sobrevivir.

Daisy, una tortuga 75-libra, resultó herida en un accidente automovilístico que dejó dos agujeros en su caparazón, dejándola expuesta a una infección y daño potencial a la columna vertebral.

Tim, una tortuga del desierto de Mojave 1.5, había sido mordido por un perro. El incidente dañó su caparazón, dejando su hígado peligrosamente expuesto.

"Ambas tortugas tenían un alto riesgo de infección y sepsis y tuvieron que soportar cambios en el vendaje cada tres días durante aproximadamente dos meses antes de que las heridas estuvieran limpias y lo suficientemente sanas como para cubrirlas con implantes", dijo DeMuth en un comunicado.

Las lesiones de cada tortuga representaron un desafío único para el equipo mientras esculpían las prótesis.

Para Daisy, el equipo de NAU tenía los pedazos originales de su caparazón que se habían desprendido en el accidente, por lo que pudieron tomar estos pedazos y escanear y modelar una prótesis directamente después de ellos.

Después de que Van Ness ejecutara escaneos láser de las piezas rotas de la carcasa y luego modificara los diseños con un programa llamado ZBrush. Tomó algunos intentos y un par de escaneos diferentes para crear una prótesis que se ajustara bien.

Después de la primera impresión, se dieron cuenta de que les faltaba una pieza y tuvieron que volver a escanearla y volver a imprimirla.

"Realmente es ese proceso de creación de prototipos: imprimir lo que crees que va a funcionar y luego medirlo contra la realidad y ajustarlo", dijo Schmand en un comunicado.

La lesión de Tim presentó una serie de otros desafíos. Como no tenían una pieza rota para escanear, Van Ness tuvo que hacer un diseño de forma libre. Además, el escáner de luz estructurada de la biblioteca no proporcionaba una resolución lo suficientemente alta, lo que dificultaba determinar la forma y las dimensiones exactas que serían necesarias.

Van Ness consideró usar plastilina, una arcilla de modelar a base de aceite para esculpir una prótesis en su caparazón y luego usarla como modelo para la impresora 3D. Afortunadamente, el caparazón de Tim se estaba curando rápidamente, por lo que solo necesitaba una prótesis temporal: "un poco de armadura que puede dejarse durante un período de tiempo más corto", como describió Schmand en un comunicado.

"La parte más difícil fue encontrar el material adecuado para imprimir", dijo DeMuth. "Tenía que ser bio-amigable, económico, seguro y duradero para esterilizar, y tenía que ser flexible para que pudiera crecer con la tortuga a medida que envejece o ser fácil de reemplazar cada año más o menos".

"Queríamos utilizar un material biodegradable llamado quitosano", agregó Van Ness. "Es un tipo de plástico hecho de camarones y grillos agrupados, similar a lo que hacen las conchas de las tortugas y las uñas. Pero nos hubiera llevado un tiempo obtener el equipo ".

Decidieron usar ácido poliláctico (PLA), un material plástico biodegradable y ecológico. El PLA, comúnmente utilizado para la impresión 3D, era la opción más fácil, ya que era el material que ya se usaba en todas las impresoras de la biblioteca.

Todo el proceso costó solo $ 20, muy lejos de los cientos de dólares que normalmente cuestan los arreglos protésicos para las conchas de tortuga.

Las prótesis necesitarán ser reemplazadas de vez en cuando, ya que no crecerán con las tortugas. Pero a un costo tan bajo, esto representa solo un pequeño inconveniente.

El proyecto muestra el potencial ilimitado de la impresión 3D, particularmente dentro del campo médico.

DeMuth dijo que los veterinarios podrían usar la tecnología para crear todo, desde prótesis hasta implantes quirúrgicos y dispositivos médicos.

"A diferencia de la medicina humana, nuestros pacientes con animales vienen en una gama muy diversa de formas y tamaños, por lo que tener la capacidad de crear materiales adaptados a cada individuo único hace que este sea un momento muy emocionante para estar en la práctica veterinaria", dijo en un comunicado .

En cuanto a Van Ness, señaló que anteriormente había trabajado con una empresa que usaba impresoras 3D para fines médicos.

"Imprimieron huesos con titanio, y esas impresiones cuestan miles de dólares", dijo. "Trabajé con un par de gemelos que estaban conectados para imprimir los huesos que necesitaban durante y después de la separación. También tuvimos un veterinario de la Guerra de Irak cuya mandíbula reconstruimos. Imprimimos una estructura de celosía, de modo que a medida que el hueso crece, crece en ese enrejado y se agarra al metal, y el metal se rompe lentamente ".

Además, señaló Van Ness, el desarrollo de estas tecnologías está desdibujando los límites del arte y la ciencia.

"Para mí, las artes son solo ciencias aplicadas", dijo. "Hacemos experimentos, que es nuestra obra de arte; tenemos laboratorios, que son nuestros estudios. Una parte de mí siempre está tratando de alterar un poco el sistema. Ahí es donde viene la innovación ".

"Actualmente estoy trabajando con impresoras 3D biológicas", continuó. "Planeo imprimir material biosensible y usar muestras de células para hacer crecer mis propias células en mi escultura. Voy a imprimir una estructura que sea bio-solidaria, tomar un hisopado de las mejillas y cultivar una cultura en él ".

Ya sea ayudando a veteranos de la Guerra de Irak o a tortugas heridas, la tecnología está cambiando vidas. Durante el resto de su vida, los implantes protésicos de Daisy la protegerán de las infecciones y le permitirán correr por el jardín como lo hacía antes del accidente. Tim, mientras tanto, solo tendrá su yeso hasta que su caparazón termine de cicatrizar.