Признано, что аддитивное производство нарушает многие способы производства, хотя на данный момент все еще трудно конкурировать с некоторыми традиционными методами, главная причина в том, что скорость все еще считается слишком медленной. 3D-печать больших серий занимает много времени и пока не является предпочтительным методом для многих секторов. Тем не менее, медицинская сфера становится все более заинтересованной в этой технологии с возможностью создавать решения, адаптированные для каждого пациента. Существует почти 7,5 миллиардов различных морфологий, к которым теперь должны приспособиться врачи. Аддитивное производство становится новым решением для создания индивидуальных устройств, отвечающих потребностям пациентов.
Американская фирма Allied Market Research оценила рынок медицинской 3D-печати в $ 2,3 млрд к 2020 году. Общий рост аддитивного производства можно объяснить возможностями настройки аддитивного производства. Он может создавать протезы, имплантаты, использоваться в качестве подготовки к хирургической операции или для производства медицинских устройств, облегчающих определенные чувствительные операции, такие как хирургические направляющие и другие наглядные пособия.
Аддитивное производство для разработки имплантатов и протезов
Имплантат предназначен для замены органа в течение длительного периода времени или для дополнения одной или нескольких его функций. Следовательно, по определению, он полностью адаптирован к пациенту и, таким образом, к анатомии человека. Настройка требует много времени и затрат, когда речь идет об использовании традиционных методов производства. Здесь пригодится аддитивное производство, которое помогает создавать индивидуальные имплантаты. Несколько игроков уже начали работу в этом секторе и используют 3D-технологии для производства персонализированных медицинских устройств.
Например, французский стартап AnatomikModeling разработал первый трахеобронхиальный протез с использованием 3D-технологий. Его управляющий директор Бенджамин Морено объяснил: « Использование 3D-печати имеет несколько преимуществ: можно перейти непосредственно от 3D-цифровой модели к 3D-физической анатомической модели, сохраняя при этом очень хорошую точность. Экономия времени важна при снижении затрат. Это позволяет полностью войти в эпоху персонализации медицинских приборов. Также возможно создавать трехмерные анатомические модели с очень сложными геометрическими формами, которые было бы очень трудно получить с помощью традиционных технологий изготовления.
Используя аддитивное производство, производители протезов и имплантатов могут легче создавать решения нужных размеров, сложной конструкции и с меньшими затратами. Что касается долговечности созданных медицинских устройств, даже если количество примеров все еще мало по сравнению с традиционными методами, можно, тем не менее, привести пример трехмерных титановых модных чашек, которые по-прежнему столь же эффективны после постановки. Это исключает необходимость смены имплантата пациентом каждые десять лет, что облегчает повседневную жизнь человека.
Наконец, медицинская 3D-печать также позволила автоматизировать процесс создания слуховых и зубных протезов . По словам производителя EnvisionTEC, количество шагов, необходимых для изготовления слуховых аппаратов, было сокращено с 9 до 3 всего за несколько лет. Далее он детализирует их: аудиолог сначала сканирует ухо пациента с помощью 3D-сканера, чтобы создать впечатление слуха. С этими 100 000-150 000 тестов анализ отправляется моделирующему, который формирует модель. Когда закончено, это напечатано от смолы и снабжено необходимыми компонентами. По оценкам производителя, теперь он может печатать 65 протезов в час.
Аддитивное производство на службе хирургического моделирования
Медицинские ошибки являются третьей по значимости причиной смерти в Соединенных Штатах, и эта тревожная цифра может быть пересмотрена в сторону понижения благодаря технологиям 3D. Они также становятся средством быстрого внедрения хирургических моделей в образ пациента, позволяя хирургам и, в более общем плане, обучать врачей, тренироваться перед операцией и ограничивать ошибки. Эти анатомические модели, напечатанные в 3D, также могут быть представлены пациенту перед его операцией, чтобы он мог визуализировать все этапы операции, чтобы также улучшить отношения между врачом и пациентом.
Томас Маршан, генеральный директор французского стартапа BIOMODEX, объясняет, что 3D-печать » позволяет им предлагать реальную альтернативу хирургическим тренировочным решениям, которые сегодня не подходят (обучение пациентов, анатомических частей трупов или животных, что вызывает этические и логистические проблемы). , Через веб-платформу врач может загружать медицинские изображения своего пациента со сканеров, МРТ или УЗИ. Несколько дней спустя он получает в своей больнице синтетический орган BIOMODEX, на котором он может тренироваться, выбирать правильный подход, правильную оперативную стратегию и правильный протез, адаптированный к своему пациенту (размер и расположение)«Некоторые из самых совершенных 3D-моделей могут даже имитировать кровотечение, максимально приближаясь к реальности, что повысит точность и эффективность хирургических процедур.
Целью было бы уменьшить количество медицинских ошибок за счет улучшения подготовки хирургов. Это больше не будет на животных или трупах, которые в настоящее время создают логистические проблемы, не говоря уже о том, чтобы поднимать этические вопросы. Д-р Ахмед Гази, доцент кафедры урологии Рочестерского университета, комментирует: « Хирурги похожи на пилотов . Для всех, мы должны пройти этап взлета 747, в одиночку, в первый раз. Для хирурга выполнение операции от А до Я в полной автономии также является обязательным. Пилоты готовятся с использованием имитаторов полета, но у хирургов пока не было действующей системы симуляции. «
Биопечать для создания тканей и органов
Тем не менее ограничен исследовательских приложений, био-печать является быстро развивающаяся технология , которая была значительно растет в последние годы.
Это метод, который позволяет создавать сотовые структуры с помощью специального 3D-принтера, предоставляя возможность конструировать живые органы. Хотя они не работают в долгосрочной перспективе, мы должны подчеркнуть весь достигнутый прогресс. Например, американская компания Organovo является одним из лидеров отрасли; они развили костную ткань и трансплантировали ткань печени посредством биопечати . Фирма Aspect Biosystems , в свою очередь, выпустила биопринтер под названием RXI, способный создавать нестандартные физиологически сложные ткани человека. Прогресс, который будет проверять различные препараты на специально созданных органах для этого случая, а также выполнять пересадку синтетических органов.
Среди различных применений биопечать дает возможность создавать кожу, помогая таким образом лечить серьезные травмы и помогать пациентам в их выздоровлении. Марк Йешке, косметический хирург, объяснил нам: « Как только вы сможете создать синтетическую кожу из клеток пациента, это полностью изменит ситуацию, потому что вы можете работать очень быстро ». Проводя параллель с прогрессом, достигнутым исследователями в Южной Корее, которые объединили два метода печати: экструзию и струйную печать, что позволило им создать оболочку на основе коллагена с поликапролактонной мембраной. Даже если разработки все еще находятся в зачаточном состоянии, биопечать кожи вполне может расстроить хирургический сектор, а также область косметики, где продукты могут быть непосредственно протестированы на биопечатной коже.
3D печать лекарств
Другой многообещающей частью технологии является возможность через несколько лет увидеть ваши лекарства в 3D. Технология есть, но проблема более нормативная. Фармацевтическая промышленность строго регламентирована, и для ее размещения на рынке необходимо соблюдать множество требований. Однако компания FabRx, похоже, убеждена в возможностях, которые предлагает 3D-печать на этом рынке; он нацелен на производство 3D-печатных лекарств. Один из ее руководителей, доктор Альваро Гоянс Гоянес, объяснил нам, что « возможность создавать планшеты или медицинские устройства, просто изменяя 3D-файл, предлагает много возможностей. Самое простое — это иметь возможность изменить размер или наполнение (то есть процент материала внутри объекта) и, таким образом, изменить массу таблетки и, следовательно, дозу лекарства.
Следовательно, было бы возможно регулировать дозу каждого лекарственного средства в соответствии с пациентом, причем намного проще и быстрее. Особенно интересен прогресс в педиатрии, согласно Альваро, где возраст и вес ребенка оказывают большое влияние на способ введения препарата. Врач добавляет: « можно было бы объединить в одной таблетке два или более препарата, уменьшая количество таблеток, которые человек должен проглотить, что особенно важно для пожилых людей ».
Что касается используемой технологии печати, кажется, что FabRx использует процесс, аналогичный спеканию порошка, порошка, в котором будет содержаться лекарственное средство. Альваро заявляет: « В зависимости от материалов, которые мы выбираем, мы можем добиться очень быстрого высвобождения или целевого высвобождения лекарственного средства в определенные области желудочно-кишечного тракта .
FabRx хочет начать оснащение больниц 3D-принтерами в течение 2 лет. Одной из основных проблем будет регулирование; производитель лекарств говорит, что он еще не знает этапы процесса проверки. Если 3D-печать препарата считается производственным этапом, он будет подвергаться гораздо более строгому контролю и регулированию; если это считается композиционным шагом, регулирование будет менее строгим.
Не вызывает сомнений то, что медицинская сфера оставляет за собой блестящее будущее для появления аддитивного производства. В следующие 10 лет медицинская сфера будет развиваться благодаря очень быстрому развитию технологий, таких как медицинская 3D-печать, и мы увидим, возможно, к тому времени первые биопечатные функциональные органы, инновации, достойные лучших ученых. фантастические фильмы.
