3D-tiskárny: revoluce v medicíně

Video: Ruští vědci vytvořili první 3D tiskárnu země na kov

Sidney Kendall (Sydney Kendall) přišel o pravou ruku v lokti při nehodě na lodi, když jí bylo pouhých 6 let. Nyní, když Sidney bylo 13, měl by být každý den používat umělé končetiny.

Ale tyto produkty nemohou rovnat praktičnost ( „není tak cool“, jak říká Sidney) s novým růžové plastové protézy, tištěný 3D tiskárně.

Tato ruka byla vyvinuta speciální objednávku osobně do Sydney letos na jaře, to je vyroben v požadované barvě.

Developerem protézy se stal studentem na washingtonské univerzitě v St. Louis, který spolupracoval s lékaři nemocnice Shriners nemocnice. Je pozoruhodné, že Sidney a její rodiče mohli dokonce sledovat proces tisku.

„Aby každý prst, jste jen 7 minut. Všichni jsme byli ohromeni, „- řekl Beth Kendall, mami Sidney.

Když se dívka přišla do školy s novou protézou, její spolužáci byli rovněž potěšeni s designem. Řekla: „Každý, kdo se líbil váš nový list, vypadáte tak cool. Budeš celebrita!“.

Robotická ruka s ovládacím kolíkem pomáhá Sydney chytit baseball, spravovat počítačovou myš, vzít si šálek kávy.

Cena tohoto problému? Asi 200 $. Tradiční robotický protéza v USA může stát $ 50.000 až 70.000, a to bude muset být nahrazen jako dítě poroste.

„Děti obvykle nedostanou robotické protézy z důvodu jejich vysoké ceny,“ - říká matka Sidney.

Robotické protézy, tištěný přizpůsobit 3D tiskárně - to je opravdu nová éra v personalizované medicíně.

Od protetiky až srdečních chlopní - 3D technologie tisku nabízí neuvěřitelné možnosti vytvářet vlastní zdravotnické prostředky. Odborníci říkají, že dnes desítky nemocnic v USA experimentují s mít 3D-tiskárny a vědci přicházejí s více a více neuvěřitelných aplikací této technologie, a to až k tisku lidských orgánů.

S cílem pomoci vědcům z celého světa, aby se podělili o své experimenty v oblasti 3D-tisku, US National Institutes of Health spustila síť v červnu 2014, umožňuje registrovaným uživatelům nahrávat výkresy těchto výrobků.

«3D tisk - potenciální revoluci v pravidlech hry v lékařském výzkumu. Tady na National Institutes of Health, jsme svědky neuvěřitelné návratnost investice: kopek plastu pomáhá vědcům řešit složité technologické problémy, šetří miliony dolarů a drahocenný čas,“- řekl ředitel NIH Dr. Francis Collins (Francis Collins).

Jeden z vedoucích výzkumníků v této oblasti Dr. Anthony Atala (Anthony Atala), ředitel Institutu pro regenerativní medicíny, Wake Forest (Wake Forest Institute of regenerativní medicíny), nejlépe chápe vyhlídky 3D-tiskáren. Ten již vytvořil miniaturní játra, která „žije“ v Petriho misce, kontroluje nových léků a slouží jako prototyp pro vytváření budoucích agentur.

Co je 3D-press?

Představit, inkoustové tiskárny, že namísto rozprašování inkoustu a tiskací písmena výstupy proud bystrozastyvayuschego plastu nebo z kovového gelu, který nabýt tvaru zubu nebo prst spoj. Takové zařízení potřebuje tým trojrozměrné CT nebo MR skeneru, který přenáší přesné parametry části těla, které chcete kopírovat. tiskne 3D tiskárna objekt postupně, způsobuje hmotnou vrstvu po vrstvě.

Přestože 3D-tiskárny existovala od 1980, lékařské použití tohoto unikátního zařízení stávají vážně přemýšlet o tom, teprve v posledních několika letech. 3D tiskárna dokáže vytvořit mnohem složitější geometrické tvary, než je tradiční průmysl, které by vyžadovaly četné speciální polotovary a formuláře pro každý z těchto produktů. Takže teď si můžete vytisknout přesné kopie kosti nebo kloubu, a to bude stát haléře.

Tento proces šetří čas a peníze tím, že přenese výrobu zdravotnických prostředků, jak se říká, do postele pacienta. Přesné údaje nikdo, ale profesor biomedicínského inženýrství Hollister Scott (Scott Hollister) se domnívá, že v nemocnici USA v té či oné podobě byly pomocí několik desítek 3D-tiskáren.

Zuby, končetiny a naslouchadla

3D tisk byl široce používán pro výrobu různých částí těla (zpravidla z plastu a kovu), které jsou v kontaktu s tkáněmi, ale ne do krevního oběhu. Patří mezi zuby, sluchové pomůcky a umělé končetiny.

„V minulosti, zubní korunky jsou vyrobeny v zubní laboratoři, která může trvat několik dní, a pacienti by měli být 2-3, aby návštěvu zubaře,“ - říká Dr. Tsang Chuck (Chuck Zhang), instruktor průmyslového a systémového inženýrství na Georgia Institute of Technology (Georgia Tech). Dnes, zubní lékař může udělat jen 3D-obraz vašeho zubu a korunu vytištěn na místě.

Tato technologie dává pacientů po amputaci, jako je Sydney, alternativa k běžným děsivé vypadajících a nepraktické protéz. Studio 3D tisk často vyvinou protézy s klienty, které vám umožní vytvořit umělecké dílo, které bude nejen život, ale také vyvolat pozitivní emoce v jiných zemích.

Dr. Tsang a jeho kolegové z Georgia Tech aktivně se podílejí na vytváření nových protézy pro válečné veterány. Jeho tým využívá materiálů k 3D tisku vytvořit protetických kapsy, které se přizpůsobují změnám v úrovních tekutin v těle. Pokud je to nutné, tyto kapsy měkčí nebo tvrdší, aby nedošlo k způsobit nepříjemné pocity při nošení protézy.

implantáty

Plast a kov k 3D tiskárny, které jsou již používány v lidském těle. Lékaři u dětské nemocnice Mott děti&rsquo, s Hospital, University of Michigan v roce 2012 zachránil životy dvou dětí, implantace je vytisknout dýchací cesty.

Tyto děti měly vzácnou vrozenou anomálii - traheobronhomalyatsiya. Bez léčby, jejich slabé airways ustupovat, a děti by zemřel. Jediná léčba - tracheostomií a připojení k ventilátoru v naději, že za několik let, jejich dýchací cesty jsou dostatečně zesílí.

Z noční můry dětí zachránil novou technologii. A 17-month-old Peterson Garrett (Garrett Peterson) nebylo ani stopy, že airways odvětrávané silnější a vyřadí dítě. Lékaři z Utahu, kde se léčil, dělal všechno možné.

„Všechno muselo být dokonalé ve světě. Garrett nemohl plakat, protože byl modrý. Museli jsme udržet ji po celou dobu v radostné náladě, ale to bylo nemožné - vždy udržet ji na stroji,“- říká, že je otcem dítěte.

Peterson četl článek o tom, jak dítě s podobným problémem univerzitní lékaři v roce 2012 implantován tištěný průdušnici 3D tiskárny. Oni rozhodli se odkládají, a líbil se mu.

na obrazy CT dýchacích cest Garrett chirurg Dr. Green (zelená), a profesora biomedicínského inženýrství Hollister navržený a tištěný individuální dýchací trubice, což by umožnilo, aby dítě dýchat na vlastní bázi. V průběhu doby, jeho tělo bylo „absorbovat“ protézu a dýchací cesty zůstaly otevřené sami.

Později v nemocnici Mott děti&rsquo, s nemocnice provedla první tento fantastický postup.

„Myslím, že to byl dokonalý příklad využití 3D-tiskárny v situaci života a smrti“ - Hollister řekl.

Náklady na tracheotomii a následnou údržbu těchto dětí na umělé plicní ventilace je asi 1.000.000 $ na pacienta. Vývoj, provoz tisk a montáž dýchací trubice, podle Hollister, bude stát $ 200.000 - 300.000.

Chirurgové implantovány pacientům a jiné 3D-zařízení. Lebeční náplast pro plnění dutin po operaci mozku, např. Hlavové desky pro nahrazení velké úlomky kostí lebky, že pacienti ztrácejí v důsledku traumatu nebo rakoviny. Mayo Clinic (Mayo Clinic) a některé další nemocnice již nabízejí endoprotéza protézu na, vytištěnou pomocí 3D-tiskárny. Tyto personalizované klouby minimalizovat množství zásahů a zkrácení doby hospitalizace.

dnes FDA vlastní dvě laboratoře zkoumají možnost 3D-tiskárny pro výrobu zdravotnických prostředků.

žijící tkáň

Lékaři a vědci kromě kovu a plastu v celé zemi pracuje na oblékání 3D-tiskárny živých lidských buňkách. To dalo vzniknout tisku živou tkání, nebo bioprintingu (bioprinting). Hlavním účelem těchto děl - učit se psát plné živých orgánů pro transplantaci pomocí vlastních buněk plnou kompatibilitu pacienta.

Někteří odborníci se domnívají, že za pár desítek let to bude znamenat revoluci transplantaci. Pacienti nebudou umírat po tisících, aniž by čekal na dárce orgánu. To zůstane v minulosti takové hrozné věci, jako odmítání transplantátu.

Dr. Atala z Wake Forest Institute říká, že vědci již mohou využívat on vytvořil miniaturní testovací jater drog hepatotoxicitu. Vědci očekávají, že tato metoda je mnohem přesnější a humánnější než současné testování na zvířatech a dobrovolnících pacientů.

Biomedicínských inženýrů použít několik metod tisku. Tiskárna vytváří plastové kostry, které pak mohou být potaženy s lidskými buňkami. Nebo může tiskárna aplikovat živé buňky v kolagenového gelu, která zachovává strukturu těla dohromady. Po tisku, buňky musí růst ve své kleci po dobu několika týdnů v laboratoři, než tělo může fungovat normálně.

Po instalaci je oprávněn umístit rám je odstraněna, a to zůstane jediný žijící lidská tkáň, zcela v souladu s tělem příjemce. Pokud transplantovaného orgánu dítě, pak se budou moci pěstovat s nimi, což eliminuje potřebu re-transplantaci.

Bioinženýrů z Cornell University (Cornell University) a University of Michigan (University of Michigan) pracují nejintenzivněji na tomto konceptu. Mnoho laboratoří mají dlouhé tiskové orgány pro testování léčiv a produkci záplat na poškozených orgánů - je v nedohlednu.

Podle profesora Hollister, v blízké budoucnosti zdravotnických 3D-tiskárny bude naprosto v každé instituci, změnil kromě vzhledu rozpoznávání zdraví.

Sdílet na sociálních sítích:

Podobné