3D nyomtatás az egészségügyben: a sebészeti eszközöktől a szervátültetések áttöréseiig
A 3D nyomtatás még mindig viszonylag új gyártási módszer, amivel nekünk is foglalkoznunk kell, hiszen ez a jelentős mértékben diverzifikált a nyomtatási módszer az egészségügyben és az élettudományokban is rést talált magának. Hogyan használható a 3D nyomtatás az egészségügyben?<br>
A 3D nyomtatás átalakító hatással van a sebészeti és fogászati eljárásokra, valamint a protézisek és implantátumok tervezésére. Egyre több újdonság jelenik meg ezen a téren is, ezért mostani cikkünk a 3D nyomtatás széleskörű alkalmazását vizsgálja az egészségügyben, a sebészeti eszközök létrehozásától a szervátültetések megkönnyítéséig.<br>
Néhány tudnivaló a 3D nyomtatási technológiáról
Mit értünk pontosan 3D nyomtatás alatt, mit kell tudnunk erről a technológiáról, miben más ez, mint az eddigiek? A 3D nyomtatás jellemzően additív gyártási folyamatra utal, azaz arra, amikor az anyagot egymást követő rétegekben vagy szakaszokban adják hozzá, ahelyett, hogy eltávolítanák az ömlesztett anyagból (kivonás) vagy közvetlenül formára öntenék, mint például az olyan anyagok esetében, mint a hőre keményedő műanyagok. Ennek a technológiának a kutatása az 1970-es években folyt. 1984-ben szabadalmaztatták, és kezdték el széles körben használni a technológiát. Azonban a 3D nyomtatás kifejezést valójában csak 1995-ben találta fel Ely Sachs professzor, aki a tintasugaras nyomtatók módosításán dolgozott. Jelenleg több mint 18 3D nyomtatási módszer létezik melyek lehetővé teszik egyedi termékek gyártását anyagok széles skálájából, különböző fokú könnyűséggel és hozzáférhetőséggel, minőséggel és orvosi felhasználásra való alkalmassággal.
3D innovációk a sebészeti eszközökben és berendezésekben
A 3D nyomtatást egyre gyakrabban alkalmazzák sebészeti segédeszközök létrehozásában is, beleértve a pontos képzési modellek, speciális műszerek és állványok tervezését és gyártását, amelyek segítik a beültetést vagy a szövetek helyreállítását. A 3D nyomtatási technológiák egyik legnagyobb előnye, hogy a sebészek és más egészségügyi szakemberek azonnali visszajelzései alapján iteratív változtatásokat lehet végrehajtani az újonnan tervezett eszközökön, a tervezési változtatások in silico valósíthatók meg, és egy új eszköz egyik napról a másikra nyomtatható.
3D innovációk segítik a műtétek végrehajtását is
A betegspecifikus képzési modellek elkészítésének lehetősége forradalmian új lehetőséget biztosít a műtétek végrehajtásának módját illetően, mivel a páciens belső szervei rendkívül sajátos részletei reprodukálhatók a különböző szkennelési technológiákkal. Ez kevesebb meglepetést okoz a sebészek számára a műtét során, és nagyban segíti a bonyolultabb műtétekre való felkészülést.
Személyre szabott protézisek és implantátumok a 3D technológiának köszönhetően
A hagyományos, tömegesen gyártott protéziseknek több hátránya is van, de ebből az egyik legnagyobb az elhagyás. Sokszor megfigyelhető, hogy a páciensek felhagynak a protézis viselésével, mivel az kényelmetlen, vagy éppen nem annyira esztétikus. A 3D nyomtatási technológiáknak köszönhetően, egyedi méretezésű, biokompatibilis alkatrészből álló protéziseket lehet készíteni, amik sokkal kényelmesebbek, és esztétikusabbak, bár az is igaz, hogy bonyolultabb is a kivételezésük, így kisebb tömegben lehet előállítani, mint a hagyományos protéziseket. A bionikus protéziseket, amelyek képesek az izomösszehúzódásokkal koordinálni a robotmozgást, különösen gondosan kell elhelyezni és rögzíteni, hogy megőrizzék funkciójukat és kényelmes használhatóságukat.Mi lesz a jövő? Nem tudjuk, de azt tudjuk, hogy 2014-ben a Johns Hopkins Kórházban konferenciát tartottak: Prothetists Meet 3D Printers címmel, amelyen orvosi és 3D nyomtatási szakértők találkoztak, hogy megvitassák a protézisek 3D nyomtatásának helyzetét és jövőjét. jelenleg is erőfeszítések széles köre folyik jelenleg a 3D nyomtatás protézisekben való hasznosítása érdekében
Áttörés a 3D-nyomtatott szervekben
2024-et írunk, egyre több technológiai áttörés születik, a 3D nyomtatás technológiáját is egyre többen tanulmányozzák, fejlesztik. Azonban arra, hogy 3D nyomtatott szerveket alkossanak, még mi magunk sem voltunk felkészülve. Noha a kutatás még gyerekcipőben jár, fontosnak tartottuk, hogy oldalunkon beszámoljunk erről az áttörésről is. A legfrissebb kutatások szerint ugyanis különféle bioanyagokat lehet lerakni egy additív gyártási módszerrel, például a 3D nyomtatással, hogy beültethető állványokat, szöveteket és akár teljesen új szerveket állítsanak elő. Hogyan?
Hogyan kell a 3D nyomtatott szerveket elképzelni?
Az élő sejteket tartalmazó biotintákat rétegről rétegre helyezik fel, hogy kinyomtassák a szervet, jellemzően vázat és/vagy a biotintán belüli természetes polimereket alkalmazva, amelyek megkeményednek és a helyükön tartják a sejteket; jellemzően hidrogél polimereket, például fibrint, zselatint, alginátokat, kitozánt és hialuronsavakat alkalmaznak. Az ehhez hasonló 3D nyomtatott szervek a páciensből tenyésztett sejteket tartalmaznak, így sokkal biológiailag kompatibilisebbek, mint egy donorszerv. Az egyik legkorábbi és legszélesebb körben alkalmazott módszer a sejtoltás, amelynek során a tartóállványt biokompatibilis anyagokból 3D-ben nyomtatják, majd sejtekkel beoltják, amelyek továbbterjednek, hogy kitöltsék a szerkezetet, potenciálisan in situ, hogy elősegítsék a sebgyógyulást. Ahol az egyedi szerveket 3D-ben nyomtatják, azokat úgy lehet elkészíteni, hogy azok a legjobban megfeleljenek a páciensnek, nemcsak a biológiai kompatibilitás, hanem a forma és a méret tekintetében is; például a szívbillentyűk méretének beállítása a páciens méretéhez.
