Druk 3D w medycynie

Druk 3D to technologia już w tym momencie bardzo popularna i ciągle zdobywająca popularność, nic więc dziwnego że pojawił się pomysł na wykorzystywanie tej technologii w medycynie. Dzisiaj przyjrzymy się kilku przypadkom gdzie już zastosowano druk 3D w medycynie.

Po co używać druku 3D w medycynie?

Procesy przeszczepów i transplantacji są bardzo trudnymi i złożonymi działaniami. Jedną z trudniejszych rzeczy podczas przeszczepu jest znalezienie odpowiedniego pasującego organu dla pacjenta. Jest to trudne zadanie ponieważ nie każdy organ będzie pasował do naszego organizmu i się z nim zgrywał. Również często trudnym zadaniem jest znalezienie dawcy.

Naukowcy wymyślili jednak sposób na rozwiązanie i uproszczenie takich procesów w niektórych przypadkach. Zaczęli pracować nad rozwiązaniami, które sprawią, że technologia druku 3D uprości ten proces.

Przewaga przeszczepów z druku 3D nad tradycyjnymi organami.

Warto na początku oczywiście zaznaczyć, że nie wszystko jesteśmy w stanie wydrukować na drukarce 3D, i nie każdy organ wydrukowany na niej będzie nadawał się do użytku. Ale do jakiego typu przeszczepów jest to dobra alternatywa? Wydruki w 3D, za pomocą specjalnych surowców użytych do tego celu, mogą idealnie nadawać się do drukowania fragmentów kości, stawów, skóry, czy nawet całej małżowiny usznej. Obecnie dostępne jest wiele surowców, które idealnie potrafią imitować ludzkie komórki, oraz istnieje opcja druku bezpośrednio z komórek. Istnieją również sposoby na wydrukowanie szkieletu organu i jego pokrycie komórkami.

Ale czemu może być to lepsza opcja?

Dostępność

Dużo łatwiej jest zaprojektować, stworzyć, wydrukować i wszczepić na przykład mazurowane ucho, które jest dosyć specyficzną częścią ciała, niż znalezienie dawcy na taki element.

Kompatybilność

Narządy wydrukowane za pomocą druku 3D mogą być dużo bardziej kompatybilne z organizmem biorcy i jest mniejsza szansa na odrzucenie takiego organu. Ale dlaczego? Kiedy wykonuje się przeszczep w tradycyjny sposób trzeba się liczyć z chodzeniem na pewne kompromisy i tym że nie wszystko będzie idealnie pasować. Druk 3D rozwiązuje nam ten problem ponieważ każdy wydruk jest indywidualnie projektowany pod każdego pacjenta, pozwala to idealnie dopasować drukowany organ pod zaistniałe potrzeby i organizm biorcy np w przypadku drukowania ubytków kości gdzie możemy dodrukować bezpośrednio brakujący element tak aby idealnie pasował do miejsca w które ma trafić.

Co możemy już wydrukować?

Już jakiś czas temu na terenie USA w Ohio dokonano pierwszego głośnego przeszczepu z wykorzystaniem druku 3D. Lekarze wykorzystali tą technologie aby uratować duszące się dziecko drukując mu nową tchawice. Wszystko to odbyło się w bardzo krótkim czasie a organ był w pełni sprawny. Trwało to dużo szybciej i działało dużo lepiej niż tradycyjny przeszczep. Tchawica ta została wykonana z specjalnego tworzywa które z czasem rozpuszcza się w ciele człowieka, cały proces aż do zaniknięcia powinien trwać 3 lata.

Prawie możemy już mówić o tym że normą stało się drukowanie takich elementów jak chrząstki nosa czy uszu. W tym wypadku drukuje się specjalny szkielet organu z specjalnych substancji który następnie jest pokrywany komórkami.

Druk 3D nadaje się również idealnie do druku kości. Obecnie jesteśmy w stanie bezproblemowo wydrukować kości wysokiej jakości przy użyciu specjalnych surowców. Ta technologia daje nam także możliwość idealnego zaprojektowania i dostosowania kości do potrzeb pacjenta oraz dopasowania ich, aby idealnie pasowały w wybrane miejsce. Miało już miejsce kilka przypadków przeszczepu, na przykład żuchwy.

Dzięki drukowaniu bezpośrednio za pomocą komórek możliwe było wydrukowanie również naczynia krwionośne czy wątrobę. Drukowanie jednak narządów tego typu jest jednak dużo trudniejsze niż standardowy druk 3D. Projekt musi być dużo bardziej dopasowany a podczas samego wydruku drukarka nie może pracować warstwa po warstwie ponieważ muszą znajdować się tam również inne elementy jak naczynia krwionośne czy nerwy.

Jak działa proces drukowania takiego organu?

Działanie takiego procesu wydruku omówimy sobie na podstawie trzustki. Kiedy drukujemy taki organ początkowo musimy mieć przygotowany bardzo dokładny projekt całego wydruku dostosowany pod naszego pacjenta. Podczas druku sama drukarka wymaga posiadania kilku pojemników na surowce z których wytwarzamy organ. W tym wypadku będą to różnego rodzaju komórki np w pojemniku nr 1 są komórki produkujące insulinę w pojemniku nr 2 komórki śródbłonka które służą do tworzenia naczyń a w pojemniku nr 3 macierz międzykomórkowa za pomocą którego buduje się szkielet całego organu trzymającego go w całości. Następnie rozpoczyna się proces wydruku który polega na nakładaniu się warstwa po warstwie materiałów z pojemników naczyń krwionośnych itp. Kiedy organ jest wydrukowany wkłada się go na pewien czas do inkubatora.

Wykorzystywanie w edukacji medycznej.

Dzięki szybko rozwijającej się technologii druku 3D można go również wykorzystywać w edukacji młodych lekarzy. Za pomocą już najprostszych drukarek 3D wydrukować możemy modele kości, narządów czy innych potrzebnych elementów dla studentów medycyny. Na takich modelach studenci mogą bez przeszkód uczyć się anatomii tych narządów czy wykonywania prawnych zabiegów.

Jaka przyszłość czeka druk 3D w medycynie?

Tak naprawdę odpowiedzi na to pytanie nie zna nikt, ze względu na rozwijanie się tej technologii w ogromnym tempie trudno przewidzieć co niesie przyszłość w tej dziedzinie. Ale wiemy że dążymy do tego aby technologie te w medycynie były jeszcze bardziej powszechne i aby każdy mógł mieć narząd dopasowany do swoich potrzeb. W przyszłości możliwe że będziemy słyszeć o przeszczepie wydrukowanego serca, ale to wszystko czas pokaże.