Вклад персональных 3D-принтеров в медицинскую революцию

Одна из сфер, в которых это особенно заметно – анатомия пациентов. В частности, врачи теперь могут напечатать объемные модели костных структур на основе снимков МРТ и КТ, а не довольствоваться двухмерными изображениями. Хирурги-ортопеды используют модели сложных переломов для подготовки к операции и демонстрации пациенту плана хирургического вмешательства. Здесь важна скорость, а персональный 3D-принтер способен изготовить модель в течение нескольких часов – чаще всего, для моделей костей используется биоразлагаемый пластик PLA. Для ускорения процесса можно изготовить модель в меньшем масштабе.

Другие врачи используют 3D-печать для изготовления моделей почек – например, команда хирургов создала трехмерные модели для пациентов, которые шли на операцию по удалению опухолей. Зона роста опухоли в модели, изготовленной по методу стереолитографии, была специально окрашена – это позволило объяснить пациентам особенности операции.

Еще одна сфера применения 3D-печати – создание моделей, которые позволяют родителям увидеть еще не рожденных детей. С помощью специальной технологии 3D-принтер работает на основе данных, полученных на УЗИ. Затем родители могут сохранить пластиковую модель на память.

Другая область применения 3D-печати – фармацевтика. Первые напечатанные на 3D-принтере таблетки Spritam были представлены в марте этого года. Речь идет о лекарстве от эпилепсии от Aprecia Pharmaceuticals, которое быстро растворяется с глотком воды. 3D-печать не повлияла на эффективность препарата, однако это, безусловно, шаг к будущему, где врачи будут создавать лекарства индивидуально для каждого пациента. Уже проводятся исследования 3D-печати таблеток, дозировка которых устанавливается индивидуально, в соответствии с такими параметрами как вес, этническая принадлежность, пол и функция печени.

Говоря о медицинских приспособлениях, нельзя не упомянуть стоматологические модели челюсти, которые позволяют определить, где лучше всего сверлить при установке имплантатов. Для изготовления таких моделей в США теперь можно использовать гибкую смолу Dental SG. Стоматологи отмечают, что модели позволяют лучше подготовиться к операции и ускоряют процесс восстановления.

Другой недавний пример – автоматическое устройство для наложения швов Sutrue, которое сейчас проходит испытания. Это приспособление необходимо держать в руках, а в его конструкции есть детали, изготовленные на 3D-принтере из смолы. Важной сферой является и создание протезов, в том числе, напечатанных на 3D-принтере механизированных протезов рук. Такие проекты, как OpenBionics и e-Nabling the Future привлекают волонтеров и предоставляют нуждающимся напечатанные на 3D-принтере протезы.

Нельзя не отметить также стремительно растущий рынок 3D-биопечати – ожидается, что к 2024 году его объем достигнет 6 миллиардов долларов. Выдающийся эксперимент в этой области сейчас проводят ученые из Эдинбурга – они создают с помощью 3D-печати опухоль мозга. Для создания опухоли будут использоваться изолированные стволовые клетки из опухолей пациентов. Исследователи рассчитывают наблюдать за ростом опухоли и применять ее для испытания лекарств.

Важный проект – 3D-печать щитовидной железы. Команде российского стартапа 3DBio уже удалось создать щитовидную железу с помощью 3D-печати и успешно пересадить ее лабораторным мышам. Эти исследования – существенный шаг к биопечати органов, что совсем недавно считалось идеей из области научной фантастики. Не менее фантастичный проект, который также становится реальностью – бионическое ухо со сверхчеловеческими способностями. Бионический имплантат напечатан на 3D-принтере из гидрогеля с хондроцитами и полимера с наночастицами серебра. Устройство позволяет улавливать радиочастоты, которые человек услышать не способен. Это интересное сочетание биологии и наноэлектроники, расширяющее возможности человеческого тела.

Все эти примеры – только беглый взгляд на то, что происходит в сфере 3D-печати в медицине. Тем не менее, несмотря на множество интересных проектов, персональные 3D-принтеры связаны и с рядом ограничений, таких как размер моделей, время производства и достаточно высокий риск неудачи. В любом случае, технологии продолжают развиваться, и остается только следить за удивительными разработками.