Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Drukowanie 3D – rewolucja również w medycynie
Drukowanie 3D – rewolucja również w medycynie
Drukowanie 3D pozwala na tworzenie obiektów z niedostępną nigdy wcześniej na masową skalę precyzją oraz stosunkowo niską ceną w przeliczeniu na sztukę produktu, w małym stopniu uzależnioną od jego nakładu. Wykorzystanie tej technologii na potrzeby medycyny jest w sferze zainteresowań wielu naukowców i przedsiębiorców. Obecnie obserwuje się ciągły postęp w tej dziedzinie, a możliwości aplikacyjne w przyszłości stworzą rynek wart miliardy dolarów.

Relatywnie prosta technologia i fascynacja środowiska naukowego, inżynierów i przedsiębiorców tworzeniem struktur przestrzennych sprzyja aplikacji nowych zastosowań oraz pozwala na opracowanie nowych urządzeń coraz lepiej realizujących stawiane im cele. Technologia druku 3D łączy w sobie wiele pożądanych komercyjnie zalet – łatwość projektowania, wysoką precyzję wykonania, niską cenę finalnych produktów oraz stosunkowo krótki czas pomiędzy pomysłem, a jego fizycznym obiektem. Możliwość tworzenia niemalże dowolnych obiektów sprzyja rozwojowi spersonalizowanych projektów oraz niweluje koszty ich realizacji, niezależnie od zasady – więcej znaczy taniej za sztukę. Dodatkowym atutem jest również stosunkowo niska cena samych urządzeń.

Drukowanie 3D w służbie polskiej medycyny
Rozwój technologii polimerów oraz udoskonalenie metod druku 3D pozwoliło na opracowanie urządzeń, które umożliwiają wydruk z polimerowych materiałów biokompatybilnych w warunkach sterylnych. Dodatkowo, łatwość wykorzystania technologii informatycznych sprzężonych z urządzeniami do obrazowania pozwala na tworzenie elementów kościozastępczych z dużą dokładnością odwzorowujących ubytek. Tak powstały implant znacznie lepiej spełnia swoją rolę i przyśpiesza okres rekonwalescencji, zwłaszcza w przypadku pacjentów 
po różnego typu wypadkach. Operacje z wykorzystaniem drukowanych 3D implantów są już teraz realizowane w Polsce, np. w łódzkim Szpitalu im. Mikołaja Kopernika lekarze wszczepili polipropylenowy fragment czaszki pacjentowi po wypadku.

Drukarki 3D wykorzystuje się również do przygotowania modeli wspomagających realizację skomplikowanych operacji medycznych. Technologię tę zastosowano w przypadku pierwszego w Polsce przeszczepu twarzy. Operacji dokonano w Centrum Onkologii w Gliwicach. Oprócz tego wykorzystaniem modeli anatomicznych są zainteresowane uczelnie medyczne i kliniki. Dla uczelni wyższych technologia druku 3D dostarczałaby wysokiej jakości, identycznych pod względem kształtu modeli stanowiące element dydaktyczny dla studentów. Wykorzystanie różnego rodzaju materiałów jak np. żywice, guma, czy plastik pozwala zachować różnice we właściwościach mechanicznych poszczególnych modeli. Lekarze, dzięki odpowiednio przygotowanym modelom mogą zaplanować i lepiej przygotować się do bardzo skomplikowanych operacji. Bardzo dużą zaletą jest możliwość opracowania modeli idealnie odwzorowujących indywidualne cechy struktur pacjenta w oparciu o badania TK lub MRI. W Polsce takie usługi świadczone są przez kilka firm.

Możliwości wykorzystania drukowania 3D na potrzeby branży medycznej komentuje Dawid Kowalczyk, Inno-Broker z Lubelskiego Parku Naukowo-Technologicznego –„Ciągły postęp w integrowaniu nowych biomateriałów oraz żywych komórek z drukarkami 3D stanowi podstawę do pokładania olbrzymich nadziei związanych z nowymi metodami leczenia pacjentów. Jednym z wielu przykładów wykorzystania druku przestrzennego w medycynie jest ortopedia. Bazując na zdjęciach z tomografii komputerowej lub rezonansu magnetycznego jesteśmy w stanie w prosty sposób wymodelować szkielet utrzymujący złamaną kończynę w odpowiedniej pozycji, zastępując tym samym gips. Proteza z druku 3D jest tańsza, bardziej elastyczna, wytrzymała i dopasowana do pacjenta. Obecnie prowadzone są prace związane z drukowaniem żywymi komórkami, dzięki czemu w przyszłości wszelkiego rodzaju sprzęt medyczny będzie zastępowany w pełni biokompatybilnymi rozwiązaniami spersonalizowanymi do pacjenta. Przykładem takiego rozwiązania jest zastąpienie sztucznego bypassu wydrukowaną strukturą, będącą odwzorowaniem w pełni sprawnej tętnicy wieńcowej. Drukowanie 3D jest niewątpliwie przyszłością w medycynie, której rozwój możemy obserwować już dziś.”

Medyczne zastosowania drukowania 3D w Polsce jest dynamicznie rozwijającą się dziedziną. Do głównych przyczyn należy rozwój innowacyjnych projektów, które są realizowane nie tylko w obrębie jednostek akademickich. Duże zainteresowanie wykazują przedsiębiorcy, młodzi i ambitni absolwenci szkół wyż-szych realizujący swoje pomysły z udziałem instytucji otoczenia biznesu. Dzięki temu rozwój branży następuje na kilku płaszczyznach i zostaje wprowadzony pewien element konkurencyjności pomiędzy podmiotami. Dodatkowo dzięki temu w rozwój branży zaangażowane są również fundusze prywatne, do czego tak bardzo dąży się w naszym kraju.

„W Polsce drukowanie 3D na potrzeby branży medycznej jest jeszcze na wczesnym etapie rozwoju. Trochę nam brakuje do globalnego lidera w tej dziedzinie, którym niewątpliwie są Stany Zjednoczone. Możliwości jakie niesie za sobą ta technologia są na tyle atrakcyjne, że obserwowane jest wzmożone zainteresowanie ze strony naukowców i przedsiębiorców. Obecnie w Polsce realizowane jest wiele projektów. Jednym z nich jest interdyscyplinarny projekt BioImplant, jego celem jest opracowanie innowacyjnej metody leczenia ubytków kostnych u pacjentów leczonych onkologicznie. Powodzenie projektu pozwoli nam stać się świadkami wartościowego naukowego osiągnięcia na poziomie globalnym.”–powiedział Paweł Paszcza, absolwent Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie.

Czynnikiem limitującym upowszechnienie wykorzystania technologii drukowania 3D w medycynie jest duża trudność lub nawet brak refundacji kosztów leczenia pacjentów z wykorzystaniem innowacyjnych rozwiązań.

Bioprinting – oddech przyszłości

Sceptycznie można rzec, że bioprinting jest  domeną Stanów Zjednoczonych. To właśnie tam dokonuje się najwięcej przełomowych odkryć w obszarze bioprintingu. Technologia wykorzystuje mechanizm działania drukarki 3D jednak znacząco różni się użytym materiałem – są nim tutaj żywe komórki. Jest to obecnie najbardziej zaawansowana i skomplikowana technologia, którą można zakwalifikować do technologii drukowania 3D. Urządzenie pozwala z dużą precyzją nanoszenie krok po kroku kolejnych komórek, warstwa po warstwie. Można je nakładać pojedynczo lub w formie specjalnie przygotowanych do tego celu agregatów. Podczas drukowania 3D komórki lub agregaty nanoszone są wraz z hydrożelowym polimerem, który pod wpływem wiązki światła UV ulega polimeryzacji. Pozwala to na ulokowanie komórki w odpowiednim miejscu w strukturze przestrzennej. Największą trudnością w bioprintingu jest wykorzystanie różnorodnych typów komórek, a następnie stworzenie pełni funkcjonalnego narządu. Przełom w tej dziedzinie dokonała amerykańska firma Organovo, która w 2013 roku wyprodukowała wątrobę, zachowującą w warunkach laboratoryjnych swoje funkcje nawet przez 40 dni. Firma zapewnia, że zostanie ona wprowadzona na rynek jeszcze w 2014 roku i będzie stanowić model do testowania substancji farmaceutycznych. Obecnie prowadzonych jest wiele badań, ich celem jest otrzymanie organów gotowych do przeszczepów wyprodukowanych na bazie komórek macierzystych lub indukowanych komórek macierzystych pacjenta. Stworzenie tak skomplikowanego narządu jest kamieniem milowych w rozwoju tej dziedziny nauki.

W roku 2013 i 2014 pojawiło się wiele znaczących doniesień naukowych o postępach w rozwoju. Tuż przed wakacjami, w czerwcu 2014 roku, świat obiegła informacja o sukcesie badaczy z Uniwersytetu Harvarda w Stanach Zjednoczonych i Uniwersytetu w Sydney. Efektem ich współpracy jest opracowanie drukowanych 3D elementów układu krwionośnego. Dotychczas było to niemożliwe ze względu na brak możliwości rozbudowy elementów naczyń krwionośnych z jednoczesnym zachowaniem ich funkcji do prowadzenia wymiany gazowej oraz składników odżywczych i substancji odpadowych. Sukces ten stanowi pokonanie kolejnej bariery na drodze do produkcji dużych organów na potrzeby transplantologii, której jednym z czynników limitujących był brak możliwości odżywiania komórek.

KOMENTARZE
news

<Wrzesień 2019>

pnwtśrczptsbnd
26
27
28
29
30
31
1
2
3
4
5
6
7
8
9
12
13
14
15
17
Biznes w Genach
2019-09-17 do 2019-09-17
18
Cancer Prevention 2020
2019-09-18 do 2019-09-18
21
22
27
28
29
2
Business Insider Trends Festival
2019-10-02 do 2019-10-03
4
BioNinja Challenge 2019
2019-10-04 do 2019-10-06
5
6
Newsletter