5 spôsobov, akým 3D tlač môže úplne zmeniť zdravotníctvo

Nová štúdia informuje zdravotníckych expertov o potenciáloch 3D tlače.

Technológia 3D tlače transformuje zdravotníctvo, či už pri chirurgických modeloch, na mieru vyrobených protézach, personalizovaných liekov na vyžiadanie alebo dokonca 3D tlače ľudských tkanív, tvrdí Jason Chuen, riaditeľ cievnej chirurgie nemocnice Austin v Melbourne a spoločník kliniky na Univerzite v Melbourne.

Pred vložením a rozširovaním stentu do srdcovej tepny, ktorá prenáša našu krv zo srdca, Chuen ako chirurg tento zákrok praktizuje na pacientoch. Nie na reálnych, ale plastových. Vo svojej kancelárii má 3D tlač a žiarivo sfarbené plastové srdcové tepny, pričom sú všetky vymodelované od reálnych pacientov, a vytlačené pomocou CT skenov, ultrazvuku a röntgenového žiarenia.

„V súčasnosti patrí 3D tlač k najvyspelejšej technológii zdravotníckeho výskumu, avšak v budúcnosti sa bude brať za samozrejmosť vo väčšine zdravotníctva,“ tvrdí Chuen.

3D tlač je vo svojej podstate využívanie počítačovo poradenskej technológie pre vytvorenie 3D objektov z digitálnych plánov, s použitím vrstiev materiálu, ako je vyhrievaný plast, alebo púdrov v prípade kovov a keramiky. Využíva sa na tlač všetkého, od hračiek po jedlo, súčiastok pre bojové lode alebo dokonca dronov. Medicína predstavuje iba ďalšiu z mnohých oblastí.

Vo svojom žurnály Medical Journal of Australia, Chuen spolu s kolegom Jasamine Coles-Blackom z nemocnice Austin vysvetľujú 5 oblastí v medicíne, ktoré 3D tlač zmení.

3D vytlačená aorta, zdroj fotografie: futurist.org

Biotlač

Znie to ako predstava z Frankensteina, mohli by sme však skutočne tlačiť ľudské orgány? Nie tak celkom, vysvetľuje Chuen. Je však presvedčený, že v budúcnosti budeme môcť tlačiť ľudské štruktúry tkaniva, ktoré dokážu splniť základné funkcie orgánu, čím klesnú potreby pre niektoré transplantáty.

Vedci už v súčasnosti využívajú 3D tlač na vytvorenie „organoidov,“ ktoré v malej mierke napodobňujú orgány a môžu byť využité na výskum. Sú vybudované pomocou využitia kmeňových buniek, ktoré môžu byť stimulované na rast do funkčnej časti orgánov, ako je peceň alebo oblička. Výzva spočíva vo zväčšení organoidov do štruktúry, ktorá môže pomôcť zlepšeniu zlyhávajúceho orgánu.

Množstvo rôznych tabletiek v jednej

Ľudia, ktorí trpia rôznymi ochoreniami, predovšetkým dôchodcovia, sú mnohokrát závislí na užívaní viacerých tabletiek počas dňa. Viete si však predstaviť, že by im lekár predpísal iba jednu tabletku, ktorá by obsahovala všetko potrebné?

Podľa Chuena, 3D tlač smeruje k tomuto cieľu, čím otvorí úplne nové možnosti medicíny na mieru.

Namiesto toho, aby sa určitý liek vložil do tabletky a rozpustil v určený čas, precíznosť 3D tlače môže vytvoriť spojiť niekoľko liekov do jednej tabletky, pričom každý liek sa spustí v presne určený čas.

3D vytlačená „polypilulka,“ ktorá obsahuje tri rôzne lieky už v súčasnosti existuje pre pacientov trpiacich cukrovkou a vysokým tlakom.

V budúcnosti nám možno doktor namiesto predpisu dá digitálny súbor obsahujúce inštrukcie pre tlač.

Skúšky pre chirurgiu

Štúdie chirurgov využívajúcich 3D vytlačené modely pre nacvičenie procedúr ukázali, že operácie môžu byť vykonané rýchlejšie a s menšou traumou pre pacientov. Potenciál pre záchranu životov treba taktiež brať do úvahy.

V súčasnosti stojí vykonanie skúšky pre chirurgiu okolo 2000 austrálskych dolárov (1331,61 eur) na hodinu. To je vyše 30 AUD (20 eur) za minútu.

Chuen a Coles-Black sami začali tlačiť kópie obličiek pacientov pre pomoc chirurgom v plánovaní odstránenia tumorov. Tieto náročné plastické modely môžu byť viac realistické, keď sú vytlačené s drahším, ale za to flexibilnejším materiálom, ako je termoplastický polyuretán.

Skutočné náklady 3D tlačenia biologických modelov netvoria iba materiály alebo tlačiarne, ale softvér využívaný na preklad skenov na súbory pre tlač. 3D segmentačný softvér, ktorý využíva Chuen stojí okolo 20 000 AUD (13 336 eur) za rok.

3D vytlačená oblička s tumorom v modrej farbe a krvnými cievami v ružovej a fialovej farbe. Zdroj fotografie: futurist.org

Protézy na mieru

Ako sa 3D tlač začala rozširovať, ľudia rýchlo videli príležitosť vo vytvorení amatérskych protéz pre svojich domácich miláčikov, od šteniat po husi alebo dokonca korytnačky. Na rozdiel od ľudí tu nebolo žiadne veľké vytváranie protéz pre zvieratá. Okrem zvierat sa však bude môcť pomôcť aj ľuďom, ktorí si budú môcť nechať vytlačiť protézu na mieru.

Rozširovanie výroby

Ako 3D tlač umožňuje vyrábať lieky a zariadenia na mieru, výroba sama o sebe sa stáva lokalizovanou. Sklady sú naplnené zásobami liekov a protézy budú v budúcnosti nahradené digitálnymi súbormi dizajnu, ktoré si nemocnice a lekárne budú môcť stiahnuť a vytlačiť na vyžiadanie pomocou súborov.

Takáto distribuovaná výroba môže urobiť medicínu a zariadenia viac dostupnejšiu po celom svete pre každú lokálnu nemocnicu.

Súčasnou výzvou pre využívanie 3D tlače v zdravotníctve je uistenie, že profesionáli v obore stíhajú s modernou dobou, pretože to budú ich klinické skúsenosti, ktoré budú viesť úspešné uplatnenie v obore.