4 способа, которыми 3D-печать меняет медицинскую промышленность

Медицинская промышленность - один из самых быстрорастущих секторов аддитивного производства, который используется для множества приложений, от имплантатов для конкретных пациентов до реалистичных функциональных прототипов и передовых медицинских инструментов. А поскольку более 97 процентов медицинских специалистов AM уверены, что использование аддитивного производства будет продолжать расти (исследование SME Medical AM / 3DP за 2017 год), эта технология обладает огромным потенциалом в таких областях, как биопечать и другие медицинские приложения.

В рамках нашей серии статей, посвященных влиянию аддитивного производства на различные отрасли, сегодня мы рассмотрим текущее применение 3D-печати в медицинском секторе и то, как эта технология будет развиваться.

Как медицинская промышленность использует 3D-печать?

Настройка

Спрос на более быстрые и экономичные способы производства индивидуальных Продукция является одним из ключевых факторов распространения 3D-печати в медицинском секторе. Благодаря большей свободе проектирования и способности производить очень сложные детали и компоненты, аддитивное производство обеспечивает идеальное решение для нужд медицинской промышленности и, следовательно, меняет способ производства медицинских устройств.

В первую очередь, аддитивное производство упрощает процесс проектирования и производства нестандартных устройств. Поскольку каждый пациент индивидуален, медицинские устройства, такие как протезы и имплантаты, должны быть адаптированы к потребностям конкретного пациента.

Традиционно производство сложных медицинских устройств было трудоемким и дорогостоящим процессом, требующим дорогостоящих инструментов. Однако с развитием аддитивного производства производство сложных медицинских устройств стало гораздо более экономичным, поскольку для этой технологии не требуется инструментов. В дополнение к этому, свобода проектирования, предоставляемая технологией AM, означает, что теперь можно производить сложные устройства, которые ранее были невозможны с использованием традиционных методов производства.

Более быстрый вывод на рынок

Еще одно преимущество аддитивного производства - это скорость, с которой можно проектировать и производить детали. Если для 3D-печатного устройства требуются какие-либо итерации дизайна, это можно сделать в течение нескольких часов, что приведет к значительному сокращению времени вывода на рынок новых медицинских устройств.

Что касается материала, системы 3D-печати, используемые для медицинских приложений, также могут поддерживать ряд биосовместимых материалов, которые могут выдерживать стерилизацию гамма-излучением и оксидом этилена. Такие материалы особенно хорошо подходят для применений, в которых необходима совместимость с тканями человека, например для зубных имплантатов. Печать на нескольких материалах также является новой возможностью, и этот метод можно использовать для создания реалистичных моделей человека с различными материалами, представляющими органы, кости и мягкие ткани.

4 варианта использования медицинской 3D-печати

1. Медицинские исследования и разработки

Напечатанные на 3D-принтере прототипы могут внести большой вклад в медицинские исследования, поскольку они предоставляют реалистичные анатомические модели и прототипы. А поскольку 3D-печать ускоряет цикл разработки продукта, биомедицинские инженеры теперь могут создавать модели и прототипы намного быстрее. Например, были созданы 3D-печатные модели раковых опухолей, чтобы помочь медицинским работникам лучше понять, как опухоли развиваются и распространяются, а также для тестирования лекарств от рака. Механическая обработка или литье под давлением таких прототипов была бы непрактичной, поскольку эти технологии не могут предложить такие же быстрые итерации, итерации и сложность дизайна, как аддитивное производство.

2. Доклинические испытания и планирование

3D-печатные модели также позволяют врачам визуализировать анатомию пациента и напрямую оценивать сложные патологии, преодолевая проблемы цифровых изображений, которым не хватает трехмерного реализма. А благодаря достижениям в области трехмерной печати из нескольких материалов можно создавать аддитивные модели из различных материалов, воспроизводящие характеристики человеческих тканей и костей. Этот метод может помочь хирургам заранее спланировать операцию и улучшить хирургическую точность и послеоперационные результаты.

3. Медицинское оборудование

Поскольку ожидается, что к 2026 году мировой рынок медицинских устройств с 3D-печатью достигнет более 1 миллиарда долларов (Future Market Insights), аддитивное производство предлагает значительную ценность для производства медицинских изделий по индивидуальному заказу. Аддитивное производство позволяет изготавливать одноразовые устройства, от имплантатов сложной формы, индивидуальных протезов и слуховых аппаратов до инструментов, подходящих по назначению.

Имплантаты, напечатанные на 3D-принтере

Сегодня одним из самых быстрорастущих сегментов аддитивного производства в медицине являются имплантаты, напечатанные на 3D-принтере. Достижения в области AM позволили производить имплантаты, соответствующие анатомии пациента. Кроме того, с использованием биосовместимых материалов, таких как сплавы титана и кобальта и хрома, можно изготавливать ортопедические и черепные имплантаты с помощью 3D-печати с правильной шероховатостью поверхности, что снижает процент отторжения. Возможность создания топологически оптимизированных конструкций также означает, что имплантат может быть сконструирован со сложной органической геометрией и уменьшенным весом.

Протезирование

3D-печать также оказывает огромное влияние на производство доступных, но высокоточных протезов. При использовании традиционных методов производства на создание устройства, соответствующего требованиям пациента, могут уйти недели. Сегодня это уже не так, поскольку аддитивное производство протезов требует значительно меньше времени и во многих случаях может быть произведено за небольшую часть стоимости традиционных протезов. 3D-печать использовалась для изготовления всего:от протезов рук, ног и подтяжек до сложных протезов лица и черепа.

Слуховые аппараты

Индустрия слуховых аппаратов - это еще один сектор, который изменился с появлением 3D-печати:более 90% всех слуховых аппаратов созданы с использованием технологии AM, в частности стереолитографии (SLA). SLA предлагает быстрое изготовление органических форм, а также высокий уровень точности, идеально подходящий для настройки.

Стоматология

Согласно недавнему отчету SmartTech Publishing, к 2027 году стоматологический рынок достигнет 9,5 миллиардов долларов. Сегодня зуботехнические лаборатории могут дополнительно производить мосты, элайнеры, коронки, ортодонтические приспособления и модели камней, которые можно настроить в соответствии с патентом.

Медицинские инструменты

Аддитивное производство также может использоваться в медицинском секторе для изготовления вспомогательных инструментов, таких как приспособления и приспособления. Медицинские инструменты, напечатанные на 3D-принтере, могут быть доставлены быстро и по запросу, что обеспечивает расширенный уход за пациентами.

4. Медицинский маркетинг и образование

Использование аддитивного производства в медицинском секторе не ограничивается операционным планированием и производством. Медицинский маркетинг выигрывает от 3D-печатных моделей, которые могут использоваться поставщиками медицинских услуг, чтобы продемонстрировать, как работает новое медицинское устройство. А поскольку AM хорошо подходит для мелкосерийного производства, 3D-печатные модели являются экономически эффективным выбором для медицинских школ, где студенты могут улучшить свое обучение и практиковаться, используя 3D-напечатанные анатомические копии.

Взгляд в будущее

У аддитивного производства в медицинской промышленности блестящее будущее, и большое внимание уделяется 3D-биопечати функциональных тканей и органов.

Технология биопечати в настоящее время используется для помощи в исследовании лекарств и таблеток, а также в регенеративной медицине. Например, исследователи из Гаррисбургского университета используют 3D-печать для создания кожных трансплантатов с подобранными контурами из человеческих клеток, а ученые из Оксфордского университета разработали новый метод 3D-печати клеток для формирования живых тканей. Эти искусственные ткани имитируют физиологию естественных клеточных структур, которые потенциально могут быть использованы для создания моделей тканей для клинических испытаний. Хотя конечная цель печати трансплантируемых живых тканей все еще остается сложной задачей, эта технология имеет огромный потенциал для здравоохранения.

Также проводится множество исследований в области 3D-печати и доставки лекарств с замедленным высвобождением. С помощью технологии 3D-печати можно распечатать несколько лекарств в одной таблетке, а затем выпустить в точное время, избавляя пациентов от необходимости принимать несколько лекарств. Исследователи Массачусетского технологического института уже добились заметных успехов в этой области, разработав новый метод аддитивного производства для производства лекарств и вакцин, который позволяет выпускать несколько доз лекарства в течение контролируемого периода времени.

Задачи впереди

Несмотря на эти замечательные достижения, аддитивное производство в медицинской промышленности все еще сталкивается с определенными проблемами. Регулирование медицинских устройств, напечатанных на 3D-принтере, является одной из таких проблем, с которой производители медицинского оборудования обязаны соблюдать строгие требования.

Однако аддитивное производство глубоко укоренилось в медицинской промышленности, и по мере развития технологий и расширения знаний оно в конечном итоге приведет к снижению затрат и появлению более продвинутых приложений, таких как 3D-печать органов и тканей.

Это второй в нашей серии Промышленность и AM - почему бы не посмотреть нашу последнюю статью о том, как работает AM влияние на строительную отрасль ?