3D-друк: Використання адитивних технологій в медицині - Друк органів, стовбурові клітини, біомедицина, кісткова тканина, серце, вухо, онкологія, імплант, операція, ліки

Поєднання традиційних методів сканування КТ, автоматизованого проектування і новітніх адитивних технологій дозволяє істотно поліпшити якість медичного обслуговування і добитися відмінних результатів при лікуванні складних захворювань. У деяких випадках 3D-друк фактично дозволяє врятувати людину від смерті.

Досягнення 3D-друку в області медицини

У сфері медицини адитивні технології використовуються для самих різних цілей - від навчання студентів медуніверситету та планування операцій до друку імплантатів і органів для трансплантації. Розглянемо докладніше основні досягнення 3D-друку в сфері медицини.

Друк органів

Біомедична інженерія вважається однією з найбільш грандіозних можливостей 3D-друку. Для вирощування органів вчені використовують спеціальні біочерніла, що складаються з живих клітин. Шар за шаром з біочерніл певного типу формується конкретний орган, який згодом може бути пересаджений людині.

На даний момент 3D-біопечать ще не доросла до того рівня, коли штучно вирощені людські органи можна буде використовувати для трансплантації. Однак незабаром ситуація може змінитися, так як вже успішно проведені перші випробування з пересадки органів на мишах. Зокрема, російські вчені з компанії 3D Bioprinting Solutions розробили 3D-біопринтер FABION, на якому надрукували щитовидну залозу. Орган був пересаджений миші і успішно прижився.

Також за допомогою адитивних технологій вчені вже можуть створювати клітини нирок, печінки і тканини для серцевого м'яза. Таким чином, незабаром дані органи будуть друкуватися цілком.

Створення стовбурових клітин

Стовбурові клітини є універсальний "будівельний" матеріал, на основі якого утворюються різні види тканин. Вчені з Університету Хериот-Ватт в Единбурзі і різних наукових лабораторій по всьому світу вже навчилися друкувати функціональні стовбурові клітини, що відкриває грандіозні можливості в сфері регенеративної медицини.

Друк шкіри

Німецькі біоінженери працюють над технологією пошарового вирощування шкіри ще з 2010 року, а вчений Джеймс Ю з Інституту Вейк Форест займається розробкою методу 3D-друку шкірного покриву, який можна пересаджувати людям з сильними опіками.

Створення кісткової і хрящової тканини

Сучасні адитивні технології дозволяють впроваджувати в організм біосумісні і біорозкладні кісткові імплантати. У свою чергу, група німецьких вчених активно працює над печаткою кісткової тканини і різних фрагментів скелета, а інженер Хід Липсон з Cornell вже кілька років розробляє технологію відтворення меніска, який зможе витримувати навантаження і удари.

Друк кровоносних судин і клапанів серця

Фахівці німецького інституту Франгофера використовували штучні клітини, лазер і 3D-принтер, щоб створити капіляри і вени. А вчені з Ростокського університету, медінституту Гарварда і Університету Сіднея змогли виростити функціональний серцевий клапан, який успішно пересадили піддослідному гризуна.

Розробка бионического вуха

Адитивні технології дозволяють не тільки відновити пошкоджені органи і тканини в тілі людини, але і поліпшити можливості деяких органів. Зокрема, група вчених з Університету Джонса Хопкінса і Прінстонського вузу використовувала 3D-принтер для друку бионического вуха, яке може вловлювати ультразвук. Вухо було вирощено з хрящових тканин з додаванням полімерів з срібними наночастинками.

Дослідження і лікування онкології

3D-друк дозволяє дослідникам відтворювати процес розвитку пухлини в тому чи іншому органі людського тіла. Подібні моделі ідеально підходять для тестування експериментальних лікарських препаратів. Зокрема, фахівці Університету Хериот-Ватт в Единбурзі друкують разом з тканинами ракові клітини, щоб дослідити розвиток пухлини і підібрати більш ефективні і безпечні методи лікування.

Виготовлення протезів і імплантатів

Створення зручних і функціональних протезів за допомогою 3D-принтера зробило справжню революцію в галузі медицини. Адитивні технології дозволяють виготовити протез з урахуванням індивідуальних параметрів пацієнта з біосумісних і міцних матеріалів. Причому це може бути як дуже дешевий варіант, так і дорогий високотехнологічний бионический аналог руки або ноги. 3D-печаткою кінцівок сьогодні займаються OpenBionics, e-Nabling the Future, "Моторика" та інші компанії.

Окремо варто згадати про 3D-друковані імплантати. По-перше, їх активно використовують при зубному протезуванні. По-друге, вже було проведено декілька успішних операцій по пересадці хребців і інших ділянок кісткової системи. Одна з них недавно стала справжньою сенсацією - лікарі з Пекіна пересадили чоловікові 19-сантиметровий ділянку хребта, надрукованого на 3D-принтері. Пацієнт на прізвище Юань страждав на рідкісну хворобу - хордома. Ракова пухлина поширилася на п'ять хребців, які не можна було замінити стандартними титановими аналогами. Саме адитивні технології дозволили врятувати чоловіка від смерті. Тепер пацієнт відновлюється і може повернутися до нормального життя.

Підготовка до операцій

За допомогою роздрукованих реалістичних моделей органів і систем лікарі можуть набагато ретельніше підготуватися до складної операції, продумати план дій і на наочному прикладі пояснити пацієнтам та їх родичам, що буде відбуватися під час хірургічного втручання. Вже сьогодні подібні технології використовують для складних операцій, на які раніше лікарі не могли навіть зважитися.

Друк ліків

У березні цього року в продажу з'явилися перші сертифіковані 3D-друковані таблетки Spritam, які дозволяють точно регулювати дозування ліків і швидкість його засвоєння. Крім того, при друку таблеток враховувалися стать, раса, вага, зріст, стан печінки і інші параметри пацієнта.

Створення інструментів для операцій

За допомогою 3D-принтера робляться стерильні щипці, затискачі, скальпелі, дужки, пристосування для автоматичного нанесення швів, хірургічний евакуатор диму і багато інших інструментів, які роблять хірургічне втручання більш безпечним і ефективним.

Спостереження за вагітністю

На основі ультразвукових знімків можна створювати найточніші тривимірні моделі, які згодом можна роздрукувати на 3D-принтері. Це дозволяє лікарям зрозуміти, чи правильно розвивається плід в утробі матері, а майбутні батьки можуть отримати на пам'ять унікальний сувенір.

Не пропусти блискавку! Підписуйся на нас в Telegram