Прескочи към главното съдържание на страницата

Архив


БРОЙ 5 2015

3D принтиране в медицината

виж като PDF
Текст A




12 неща, които могат да се принтират в момента…

Kaiba Gionfriddo е роден преждевременно през 2011 г. На 8-месечна възраст развитието на белите му дробове е притеснително, въпреки че той е изпратен вкъщи с родителите си и дишането му е нормално. Шест седмици по-късно, Kaiba спира да диша и посинява. Поставена е диагноза Tracheobronchomalacia. Направена е трахеостомия и е поставен на апаратна вентилация - конвенционално лечение. Въпреки това Kaiba е можел да спре да диша, сърцето му също е можело да спре всеки момент. След което, неговите лекари 3D принтират биорезорбируемо устройство, което веднага помага на Kaiba да диша. Този случай се смята за отличен пример за това как персонализираното 3D принтиране променя здравеопазването.

След случая с Kaiba 3D принтирането в медицината расте главоломно. И списъкът с неща, които вече са били успешно отпечатани в тази област показва потенциала, че тази технология ще е от голямо значение за здравеопазването в близкото бъдеще.

 

1. Тъкани с кръвоносните съдове
Изследователи от Харвардския университет правят голям напредък в биопринтирането на кръвоносни съдове – изключително важна стъпка към принтирането на тъкани, които да бъдат кръвоснабдени. Лабораторията на д-р Jennifer Lewis проектира специално изграден 3D принтер и разтварящо се мастило за създаване на мостра на тъкан, съдържаща кожни клетки, преплитащи се в съединителната тъкан, които потенциално могат да функционират като кръвоносни съдове.

     

2. Ниско струващи части на протези
Създаването на традиционни протези е много времеемко и разрушително, като всякакви модификации по протезите биха унищожили оригиналните форми. Освен това, цената на традиционните протези е значителна пречка за тези, които нямат значителни ресурси. Изследователи от Университета на Торонто, в сътрудничество с Autodesk Research и CBM Канада, използвали 3D принтирането за бързо произвеждане на евтини и лесно приспособими протезни части за пациенти в развиващия се свят, особено в Уганда. По същия начин друга лаборатория разположена във Венеция, Калифорния, изпраща 3D принтери в Судан, където хаосът на войната е оставил много хора с ампутирани крайници. Организаторът на инициативата, Mick Ebeling, обучава местни хора как да работят с машината, създавайки специфични за всеки пациент крайници, и да поставят тези нови, много евтини протези.

    

3. Медикаменти
Lee Cronin, химик от Университета в Глазгоу, иска да направи откриването и разпространението на лекарствата същото, което Apple направи с музиката. Cronin описва прототип на 3D принтер, способен да смесва химични съединения на молекулно ниво. Пациентите ще могат да “отидат” в онлайн аптека с дигиталната си рецепта, да си купят формулата и химическото мастило, което е необходимо, и след това да отпечатат лекарството в домашни условия. В бъдеще Cronin предполага, че биха могли да се продават не лекарства, а по-скоро химически формули или мобилни апликации. Прогрес има вече в тази посока като изследователи от Технически университет в Луизиана са отпечатали биосъвместими, биоразградими устройства за снабдяване с лекарства за рак на костите.

   

4. Специално разработени сензори
Изследователи от Вашингтонския университет в Сейнт Луис са използвали сканирани образи на животински сърца, за да създадат отпечатани модели, около които била увита разтеглива електроника. Силиконовото устройството може да се отлепи от отпечатания модел и да се приложи върху човешко сърце. Въпреки че електронните сензори могат да отчитат датчиците за оксигенация и температура, следващата стъпка е да се повиши електрониката с множество сензори, включително и тези, които измерват киселинни условия за откриване на запушени артерии.

   

5. Медицински модели
Група изследователи в Китай и САЩ са отпечатали модели на канцерогенни тумори, за да помогнат за откриването на нови лекарства срещу рака и да се разбере по-добре как туморите се развиват, растат и разпространяват. Създаване на модели, специфични за пациента, чрез образите от КТ и ЯМР, разгъва медицинските изследвания в практическото им приложение с възможност да подготвя лекарите за операции, като по този начин драстично намалява хирургичното време. Вече има множество примери за използване на медицински данни от образните изследвания за 3D принтиране на импланти, направени специално за пациента.

   

6. Кости
През 2011 г. Susmita Bose от Вашингтонския университет модифицира Prometal 3D принтер, за да се свързват химикали с керамичен прах, създавайки сложни матрици, които стимулират растежа на костите в произволна форма. Целта на Bose е един ден да може да се имплантира костна матрица с костни растежни фактори.

     

7. Сърдечна клапа
Jonathan Butcher от Университета Корнел е принтирал сърдечна клапа, която скоро ще бъде тествана при овца. С машината той е отпечатал комбинация от алгинат, гладки мускулни клетки и клапни интерстициалните клетки, за да контролира твърдостта на клапата.

   

8. Ушен хрущял
Lawrence Bonassar използва 3D снимки на човешки уши, за да се създаде шаблон на ухо. След това тези шаблони се запълват с гел, съдържащ животински хрущялни клетки, суспендирани в колаген, който приема формата на ухото, докато клетките изградят техния екстрацелуларен матрикс. Bonassar и екипът му продължили да принтират междупрешленни дискове за лечение на големи гръбначни усложнения, докато изследователите в Принстън вече имат 3D принтирано колагеново ухото, този път с вградени електронни компоненти за свръхчовешки слух.

 

   

9. Медицинско оборудване
Вече, 3D принтиране се случва дори в бедни райони на света. Благодарение на способността да се произвеждат продукти, които трудно или скъпо се получават с традиционните средства, е започнато 3D принтиране на скоби за пъпна връв за местните болници в Хаити.

   

10. Замяна на череп
Екип от холандски лекари в Медицинския център на Университета в Утрехт заменя цялата горна част на черепа на 22-годишна жена с персонализиран отпечатан имплант, изработен от пластмаса. Този случай е повторен в Китай, където за човек с натрошен череп е направен специално 3D принтиран титанов модел, и в Словакия, в която друг човек с увреждане на мозъка получава подобно 3D отпечатано лечение.

  

11. Изкуствена кожа
James Yoo в Wake Forest училището по медицина в САЩ е разработил принтер, който може да принтира кожа директно върху раните от изгаряния на жертвите. С възможността да сканира раната, принтерът може след това да произведе необходимия брой слоеве кожа, за да я запълни. Изследвания на Yoo успешно показали жизнеспособността на 10-см. парче кожа трансплантирано на прасе и оттогава били финансирани от американската армия, за да използват технологията за лечение на ранени войници.

  

12. Органи
Organovo наскоро обяви търговския старт на техните биопринтирани чернодробни модели, 3D отпечатани чернодробни клетки, които могат да функционират в продължение на повече от 40 дни. Докато за момента продуктът се използва за тестване на нови фармацевтични продукти, мениджърите на Organovo и други експерти от бранша предполагат, че в рамките на едно десетилетие ще е възможно да се отпечатат солидни органи, като черен дроб, сърце и бъбреци. Стотици хиляди хора от цял свят чакат за органи от донори; представете си как такава технология може да промени живота им.

3D принтирането е само една от многото революционни технологии, които в момента се използва в областта на здравеопазването.