Краткая история 3D-печати в медицине

Первым пионером в области 3D-печати стал Чарльз У. «Чак» Халл, которому пришла в голову идея использовать программное обеспечение для автоматизированного проектирования для создания трехмерных объектов. Халл построил машину, которая использовала УФ-лазер для гравировки слоев акрила в форме, прежде чем складывать слои для создания объектов. В 1984 году он запатентовал «аппарат для производства трехмерных объектов с помощью стереолитографии», что ознаменовало рождение 3D-печати.

Спустя три десятилетия 3D-печать нашла применение во многих отраслях, включая здравоохранение. По мере того, как 3D-печать становится все более совершенной и экономически доступной, ее медицинские приложения продолжают расширяться. 3D-печати можно даже приписать некоторые из самых впечатляющих последних достижений медицины, включая 3D-печать сосудистой ткани, протезов и костей, а также множество медицинских устройств, включая хирургические шаблоны, кардиостимуляторы и многое другое.

Как 3D-печать помогла преобразовать здравоохранение

Отрасль здравоохранения была одной из первых, кто внедрил технологию 3D-печати. Уже в конце 1990-х и начале 2000-х годов 3D-печать использовалась для производства зубных имплантатов и индивидуальных протезов, что удивило даже Чарльза Халла, который признался, что никогда не ожидал влияния 3D-печати на медицину. С тех пор медицинские приложения этой технологии значительно расширились, особенно за последние полвека.

Благодаря гибкости 3D-печати, позволяющей вносить быстрые итерации и изменения, она идеально подходит для таких продуктов, как протезы и зубные имплантаты, которые требуют как высокой степени индивидуальной настройки, так и мелкосерийного производства. Например, Coapt, чикагская компания, которая производит системы распознавания миоэлектрических образов для протезов верхних конечностей, использует технологию аддитивного производства для создания полностью чувствительных протезов рук, адаптированных к биологии каждого пациента.

3D-печать предлагает потенциал для преобразования других областей медицины, особенно ортопедии. С помощью 3D-печати хирурги-ортопеды могут создавать структуры, которые идеально имитируют биологию пациента, что однажды может помочь в устранении дискомфорта и деградации, связанных с искусственными костными имплантатами «один размер подходит всем». Хотя кости, напечатанные на 3D-принтере, не используются в клинической практике, успех нескольких широко известных имплантатов продемонстрировал прогресс и перспективность технологии.

Куда мы идем:биоматериалы, напечатанные на 3D-принтере

В то время как 3D-печатные биоустройства, такие как протезы и кости, были опробованы, испытаны и внедрены на практике, следующий рубеж в медицинской 3D-печати, органические миметические устройства, остается на горизонте. В начале 2000-х группа исследователей из Бостонской детской больницы успешно построила сменные мочевые пузыри из коллагена и синтетического полимера вручную, используя метод строительства, называемый «строительными лесами». Они покрыли каркасы клетками пациентов, участвовавших в исследовании, что позволило им превратиться в функционирующие органы. Через семь лет после имплантации органов все пациенты, участвовавшие в исследовании, оставались в добром здравии.

К сожалению, создание органов таким образом не только невероятно дорого, но и занимает очень много времени. В поисках менее трудоемких и более легко воспроизводимых способов производства синтетических органов научный сотрудник по имени доктор Энтони Атала в 2004 году основал Институт регенеративной медицины Уэйк Форест (WFIRM). Вскоре после этого исследователи WFIRM начали экспериментировать с 3D-печатью синтетических человеческих органов. органы, в конечном итоге разработав машины, способные последовательно печатать органы и ткани для использования в клинических испытаниях.

Однако, несмотря на относительный успех синтетических костей, напечатанные на 3D-принтере органы все еще далеки от готовности для клинического использования. Разрыв между экспериментальными синтетическими органами и клинически жизнеспособными может лежать на клеточном уровне; Вот почему исследователи пытаются применить 3D-печать к живым клеткам, воспроизводя ткани человека. В 2019 году группа бразильских исследователей успешно напечатала на биопринтере органоиды, которые выполняют все функции печени человека, включая создание белков, хранение витаминов и выделение желчи.

Эти миниатюрные органы печени еще не готовы к трансплантации, но многие эксперты считают, что как только мы сможем успешно воспроизвести человеческую ткань с помощью 3D-печати, путь к созданию полноценных человеческих органов будет расчищен, а медицина изменится навсегда.

Будущее медицинской 3D-печати

Трудно переоценить потенциал 3D-печати для преобразования здравоохранения. По мере того, как технология аддитивного производства становится все более доступной и доступной, значимые медицинские инновации кажутся более достижимыми, чем когда-либо прежде, и становится все более очевидным, что услуги 3D-печати будут играть важную роль в революции в медицине в следующем десятилетии и далее.

3D-печать, предназначенная для производства по запросу, позволяет исследователям-медикам создавать небольшие объемы деталей для нишевых приложений и быстро менять их при возникновении новых потребностей, как в случае пандемии COVID-19.

Однако использование технологии 3D-печати — выбор правильных материалов, наиболее эффективных процессов и лучших рабочих процессов — может быть затруднено. Сотрудничая с экспертами Fast Radius, вы можете быть спокойны, зная, что мы будем работать с вами на каждом этапе процессов проектирования, прототипирования, производства и реализации. Мы позаботимся о том, чтобы каждая конструкция была оптимизирована для производства и чтобы выбранные вами материалы и метод производства соответствовали вашим конкретным требованиям. Готовы начать? Свяжитесь с нами сегодня.