Descripción general
Los avances en la impresión en 3D, también llamada fabricación aditiva, están captando la atención en el campo de la atención sanitaria debido a su potencial para mejorar el tratamiento de determinadas afecciones médicas. Un radiólogo, por ejemplo, podría crear una réplica exacta de la columna vertebral de un paciente para ayudar a planificar una intervención quirúrgica; un dentista podría escanear un diente roto para hacer una corona que se ajuste con precisión a la boca del paciente. En ambos casos, los médicos pueden utilizar la impresión 3D para fabricar productos que se ajusten específicamente a la anatomía del paciente.
Y la tecnología no se limita a la planificación de cirugías o a la producción de restauraciones dentales personalizadas, como las coronas; la impresión 3D ha permitido la producción de prótesis personalizadas, implantes craneales o implantes ortopédicos, como caderas y rodillas. Al mismo tiempo, su potencial para cambiar la fabricación de productos médicos -en particular los dispositivos de alto riesgo, como los implantes- podría afectar a la seguridad de los pacientes, creando nuevos retos para la supervisión de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA).
Este informe temático explica cómo se utiliza la impresión médica en 3D en la atención sanitaria, cómo regula la FDA los productos que se fabrican y a qué cuestiones normativas se enfrenta la agencia.
¿Qué es la impresión 3D y cómo se utiliza en la atención sanitaria?
A diferencia de los métodos tradicionales, en los que los productos se crean dando forma a la materia prima mediante el tallado, el esmerilado o el moldeado, la impresión 3D es una técnica de fabricación aditiva que crea objetos tridimensionales mediante la construcción de capas sucesivas de materia prima, como metales, plásticos y cerámicas. Los objetos se fabrican a partir de un archivo digital, obtenido a partir de una imagen de resonancia magnética (IRM) o de un dibujo de diseño asistido por ordenador (CAD), lo que permite al fabricante realizar fácilmente cambios o adaptar el producto como desee.1 Los enfoques de la impresión 3D pueden diferir en cuanto a la forma de depositar las capas y en el tipo de materiales utilizados.2 En el mercado existe una gran variedad de impresoras 3D, desde modelos económicos dirigidos a los consumidores y capaces de imprimir piezas pequeñas y sencillas, hasta impresoras de grado comercial que producen productos considerablemente más grandes y complejos.
Hasta la fecha, la mayoría de los productos revisados por la FDA desarrollados mediante impresión 3D han sido dispositivos médicos, como implantes ortopédicos; se han revisado más de 100.3 Este enfoque de fabricación ofrece varias ventajas clínicas. Por ejemplo, los fabricantes han utilizado las tecnologías de impresión 3D para crear dispositivos con geometrías complejas, como prótesis de rodilla con una estructura porosa, que puede facilitar el crecimiento y la integración de los tejidos.4 La impresión 3D también ofrece la posibilidad de crear un producto completo o un componente de un dispositivo de una sola vez, mientras que otras técnicas de fabricación pueden requerir la fabricación de varias piezas por separado y su atornillado o soldadura.
Debido a que este tipo de fabricación no depende de moldes ni de múltiples piezas de equipo especializado y a que los diseños pueden modificarse rápidamente, la impresión 3D también puede utilizarse para crear productos adaptados al paciente en función de su anatomía. Algunos ejemplos son las prótesis articulares, los implantes craneales y las restauraciones dentales.5 Aunque algunos fabricantes a gran escala están creando y comercializando estos productos, este nivel de personalización también se está utilizando en el lugar de atención al paciente en lo que se denomina fabricación en el punto de atención. Esta creación bajo demanda de productos médicos impresos en 3D se basa en los datos de imagen del paciente. Los dispositivos médicos que se imprimen en el punto de atención incluyen modelos anatómicos adaptados al paciente, prótesis y guías quirúrgicas, que son herramientas que ayudan a guiar a los cirujanos sobre dónde cortar durante una operación. El número de hospitales estadounidenses con una instalación de impresión 3D centralizada ha crecido rápidamente en la última década, pasando de solo tres en 2010 a más de 100 en 2019.6 A medida que la tecnología evoluciona, este modelo de punto de atención puede generalizarse aún más.
La impresión 3D también tiene aplicaciones potenciales en otras áreas de productos. Por ejemplo, se está investigando el uso de la impresión 3D para la fabricación de productos farmacéuticos con potencial para formas de dosificación o formulaciones únicas, incluidas las que podrían permitir una absorción más lenta o más rápida. La FDA aprobó uno de estos fármacos impresos en 3D en 2015, un tratamiento para la epilepsia formulado para administrar una gran dosis del ingrediente activo que puede desintegrarse rápidamente en el agua.7 Además, los investigadores están utilizando bioimpresoras para crear construcciones celulares y de tejidos, como injertos de piel9 y órganos,10 pero estas aplicaciones todavía están en fase experimental.11
¿Cómo se regula la impresión 3D?
La FDA no regula las impresoras 3D en sí mismas; en cambio, regula los productos médicos fabricados mediante impresión 3D. El tipo de revisión reglamentaria que se requiere depende del tipo de producto que se fabrica, el uso previsto del producto y los riesgos potenciales que se plantean para los pacientes. Los dispositivos -el tipo de producto más común fabricado con impresión 3D en este momento- están regulados por el Centro de Dispositivos y Salud Radiológica de la FDA y se clasifican en una de las tres categorías reguladoras, o clases. (La agencia también puede regular los dispositivos de obtención de imágenes y los componentes de software implicados en la producción de estos dispositivos, pero éstos se revisan por separado.)
La FDA clasifica los dispositivos en función de su nivel de riesgo y de los controles reglamentarios necesarios para proporcionar una garantía razonable de seguridad y eficacia.12 Los dispositivos de clase I son de bajo riesgo e incluyen productos como vendas e instrumentos quirúrgicos manuales. Los productos de la clase II se consideran de riesgo moderado e incluyen artículos como las bombas de infusión, mientras que los de la clase III, que se consideran de alto riesgo, incluyen productos que sirven para mantener la vida, que son sustancialmente importantes para prevenir el deterioro de la salud humana o que presentan un riesgo irrazonable de enfermedad o lesión. Un marcapasos es un ejemplo de dispositivo de clase III.13
El escrutinio reglamentario aumenta con cada clase correspondiente. La mayoría de los dispositivos de clase I y algunos de clase II están exentos de someterse a la revisión de la FDA antes de entrar en el mercado, lo que se conoce como revisión previa a la comercialización; sin embargo, deben cumplir las normas de fabricación y control de calidad. La mayoría de los dispositivos de clase II se someten a lo que se conoce como revisión 510(k) (denominada así por la sección correspondiente de la Ley Federal de Alimentos, Medicamentos y Cosméticos), en la que el fabricante demuestra que su dispositivo es «sustancialmente equivalente» a un dispositivo existente en el mercado, lo que reduce la necesidad de una amplia investigación clínica. Los dispositivos de clase III deben presentar una solicitud completa de aprobación previa a la comercialización que incluya datos de ensayos clínicos.14 La FDA determina entonces si existen pruebas científicas suficientes para demostrar que el nuevo dispositivo es seguro y eficaz para su uso previsto.15
La FDA también mantiene una exención para los dispositivos a medida. Un dispositivo a medida puede estar exento de la presentación del 510(k) o de la aprobación previa a la comercialización si cumple ciertos requisitos articulados en la sección 520(b) de la Ley Federal de Alimentos, Medicamentos y Cosméticos. Estos requisitos incluyen, por ejemplo, que el fabricante no haga más de cinco unidades del dispositivo al año, y que esté diseñado para tratar una patología o condición fisiológica única para la que no haya ningún otro dispositivo disponible en el país.16 Además, la FDA tiene la opción de emitir autorizaciones de uso de emergencia, como hizo en respuesta a la pandemia de COVID-19 para ciertos dispositivos de ventilación impresos en 3D.17
La FDA espera que todos los dispositivos, a menos que estén específicamente exentos, se adhieran a las buenas prácticas de fabricación actuales, conocidas como las regulaciones del sistema de calidad que están destinadas a garantizar que un dispositivo terminado cumpla con las especificaciones requeridas y se produzca con un nivel de calidad adecuado.18
En 2017, la FDA publicó una guía sobre el tipo de información que debe incluirse para las presentaciones de solicitudes de dispositivos impresos en 3D, incluidos los dispositivos adaptados al paciente, como los reemplazos de articulaciones y los implantes craneales. El documento representa el pensamiento inicial de la FDA, y proporciona información sobre el dispositivo y el proceso de fabricación y las consideraciones de prueba.19 Sin embargo, la guía no aborda específicamente la fabricación en el punto de atención, que es una brecha potencialmente significativa dada la rápida adopción de impresoras 3D por parte de los hospitales en los últimos años. La FDA también ha autorizado programas de software destinados específicamente a generar modelos 3D de la anatomía de un paciente;20 sin embargo, depende del centro médico real utilizar ese software dentro del ámbito de su uso previsto, y utilizarlo correctamente.
Aunque todavía no existen orientaciones específicas de la FDA para la impresión en 3D en los ámbitos farmacéutico o biológico, estos productos están sujetos a la regulación en virtud de las vías existentes a través del Centro de Evaluación e Investigación de Medicamentos (CDER) o el Centro de Evaluación e Investigación de Productos Biológicos (CBER) de la FDA. Cada tipo de producto se asocia con desafíos regulatorios únicos que ambos centros están evaluando. La Oficina de Calidad Farmacéutica del CDER está llevando a cabo su propia investigación para comprender el papel potencial de la impresión 3D en el desarrollo de medicamentos y ha estado coordinando con los fabricantes farmacéuticos la utilización de esta tecnología.21 El CBER también ha interactuado con las partes interesadas que están investigando el uso de la impresión 3D para materiales biológicos, como el tejido humano. En 2017, el excomisionado de la FDA, Scott Gottlieb, dijo que la FDA planeaba revisar las cuestiones regulatorias asociadas con la bioimpresión para ver si sería necesaria una orientación adicional fuera del marco regulatorio para los productos de medicina regenerativa.22 Sin embargo, no han surgido actualizaciones posteriores sobre esta revisión.
Para la impresión médica en 3D que se produce fuera del alcance de la regulación de la FDA, existe poca supervisión formal. Las juntas médicas estatales pueden ejercer cierta supervisión si la impresión en 3D por parte de un proveedor concreto pone en peligro a los pacientes; sin embargo, estas juntas suelen reaccionar ante las quejas presentadas, en lugar de realizar investigaciones proactivas. Al menos una organización profesional médica, la Radiological Society of North America, ha publicado unas directrices para la utilización de la impresión 3D en el punto de atención, que incluyen recomendaciones sobre cómo producir de forma coherente y segura modelos anatómicos impresos en 3D generados a partir de imágenes médicas, así como criterios para la adecuación clínica del uso de modelos anatómicos impresos en 3D para uso diagnóstico.23 Es posible que otras sociedades profesionales sigan su ejemplo a medida que la impresión en 3D sea más frecuente en las aplicaciones clínicas; sin embargo, estas directrices no tienen fuerza de reglamento.
Desafíos para la supervisión de la FDA
La impresión en 3D presenta oportunidades únicas para la investigación biomédica y el desarrollo de productos médicos, pero también plantea nuevos riesgos y desafíos de supervisión porque permite la fabricación descentralizada de productos altamente personalizados -incluso productos de alto riesgo como los dispositivos implantables- por parte de organizaciones o individuos que pueden tener una experiencia limitada con la normativa de la FDA. La agencia es responsable de garantizar que los fabricantes cumplan las buenas prácticas de fabricación y que los productos que crean cumplan los requisitos legales de seguridad y eficacia. Cuando la utilizan los fabricantes de medicamentos, productos biológicos o dispositivos registrados en instalaciones centralizadas sujetas a la inspección de la FDA, la impresión en 3D no se diferencia de otras técnicas de fabricación. Con respecto a la impresión 3D de dispositivos médicos en particular, el personal de la FDA ha declarado que «el punto de vista general es que es una tecnología de fabricación, no algo exótico de lo que hemos visto antes».24
Sin embargo, cuando la impresión 3D se utiliza para fabricar un producto médico en el punto de atención, la responsabilidad de supervisión puede ser menos clara. Todavía no está claro cómo debe adaptar la agencia sus requisitos normativos para garantizar que estos productos impresos en 3D sean seguros y eficaces para su uso previsto. La FDA no regula directamente la práctica de la medicina, que es supervisada principalmente por las juntas médicas estatales. Más bien, la jurisdicción de la agencia abarca los productos médicos. En algunos escenarios clínicos en los que podría utilizarse la impresión 3D, como la impresión de un modelo anatómico que se utiliza para planificar la cirugía, o tal vez un día la impresión de tejido humano para el trasplante, la distinción entre el producto y la práctica no siempre es fácil de discernir.
En reconocimiento de esta complejidad, el Centro de Dispositivos y Salud Radiológica de la FDA está desarrollando un marco basado en el riesgo que incluye cinco escenarios potenciales en los que la impresión 3D puede utilizarse para la fabricación de dispositivos médicos en el punto de atención. (Véase la Tabla 1.)25
Tabla 1. Marco conceptual para la impresión 3D en el punto de atención
| Escenario | Descripción |
|---|---|
| A) Riesgo mínimo de la impresión 3D por parte de un profesional sanitario | Los dispositivos incluidos en este escenario supondrían un riesgo mínimo de daño para los pacientes. Esta norma aún debe ser definida por la FDA, pero podría incluir modelos utilizados para la educación o el asesoramiento de los pacientes. |
| B) Dispositivo diseñado por el fabricante mediante un proceso validado: sistema «llave en mano» | En este escenario, los fabricantes venderían un paquete o sistema listo para usar a un centro de puntos de atención, que probablemente incluiría el software, el hardware y los parámetros del proceso. El fabricante tendría que recibir la autorización o la aprobación de la FDA para que su producto se utilice en el punto de atención, lo que requeriría una demostración de que las especificaciones del producto pueden cumplirse cuando el usuario final lo imprime en 3D. El centro sanitario sería responsable de imprimir el producto dentro de las especificaciones autorizadas o aprobadas por el fabricante, y de utilizar el producto para su uso previsto autorizado o aprobado. |
| C) Dispositivo diseñado por el fabricante mediante un proceso validado: requisitos adicionales de capacidad del profesional sanitario | Se trata de un escenario similar al anterior, salvo que el punto de atención podría someterse a procesos de fabricación o postimpresión más complejos. El dispositivo autorizado o aprobado probablemente tendría un etiquetado que incluyera instrucciones adicionales para el usuario final, y el proceso de autorización también podría incluir requisitos de pruebas in situ y formación por parte del fabricante para facilitar la impresión 3D adecuada por parte del centro de atención sanitaria. El centro también necesitaría personal capacitado y equipos adecuados. |
| D) El fabricante está ubicado en el punto de atención | Este escenario se daría cuando un fabricante de dispositivos está ubicado en el mismo centro de atención o lo más cerca posible. El fabricante sería responsable de la mayoría o de todos los aspectos de la impresión 3D, incluyendo el uso de su propio personal y equipo. |
| E) El centro de atención sanitaria se convierte en fabricante | Un centro de atención sanitaria que desee imprimir dispositivos fuera de la clasificación de riesgo mínimo pero que quiera controlar sus propias operaciones entraría en este escenario. El centro de atención sanitaria se convertiría en un fabricante de impresión 3D y, por lo tanto, probablemente sería responsable de todos los requisitos reglamentarios y del desarrollo, el diseño y las pruebas del dispositivo. |
Fuentes: U.S. Food and Drug Administration, Center for Devices and Radiological Health Additive Manufacturing Working Group; The American Society of Mechanical Engineers
Balancing innovation and safety at the point of care
Se mantienen las preguntas relacionadas con cada escenario regulatorio para la fabricación en el punto de atención. Por ejemplo, no está claro cómo debe evaluarse o determinarse el «riesgo mínimo». Deben considerarse de mínimo riesgo sólo los dispositivos de clase I o esta determinación es independiente de la clasificación? ¿Se considera un riesgo mínimo el uso fuera de la etiqueta? En los escenarios que implican una estrecha colaboración entre un fabricante de productos y un centro sanitario, como los escenarios B y C, ¿quién asume la responsabilidad legal en los casos en que los pacientes puedan resultar perjudicados? ¿Quién garantiza la calidad del producto, dado que un producto específico impreso en 3D depende de muchos factores que varían de un centro sanitario a otro (incluido el personal, el equipo y los materiales)? La ubicación conjunta de un fabricante con un centro sanitario plantea cuestiones sobre la distinción entre el fabricante y el centro, además de los problemas de responsabilidad. Por último, es posible que muchos centros sanitarios no estén preparados para cumplir todos los requisitos reglamentarios necesarios para los fabricantes de dispositivos, como las normas de los sistemas de calidad.26
En términos más generales, surgirán retos a la hora de determinar el modo en que la FDA debe desplegar sus limitados recursos de inspección y aplicación, especialmente a medida que estas tecnologías se generalicen y la fabricación de dispositivos impresos en 3D se descentralice. Además, a medida que la tecnología avance y permita potencialmente el desarrollo de tratamientos personalizados, incluidos los medicamentos y los productos biológicos, los demás centros de la FDA tendrán que intervenir en la impresión en 3D. Es posible que la agencia tenga que definir un nuevo marco normativo que garantice la seguridad y la eficacia de estos productos individualizados.
Conclusión
La impresión en 3D es muy prometedora en el ámbito de la atención sanitaria, sobre todo por su capacidad de producir productos altamente personalizados en el punto de atención. Sin embargo, este escenario también presenta desafíos para una supervisión adecuada. A medida que la impresión 3D se adopta de forma más generalizada, la supervisión reglamentaria debe adaptarse para seguir el ritmo y garantizar que los beneficios de esta tecnología superen los posibles riesgos.