Obsah:
Vedle armády a průmyslu patří medicína k oborům, které nejrychleji přijímají nové technologie a přizpůsobují je svým potřebám. To je i případ 3D tisku, který se běžně používá ve vědeckém výzkumu nebo při záchraně života a zdraví.
Výhody 3D tisku oproti jiným technologiím
Prostorový tisk je aditivní metodou (nazývanou také přírůstkovou nebo kumulativní) – bez ohledu na použitou technologii 3D tisku se předměty vyráběné tímto způsobem vytvářejí postupným vrstvením modelu. Díky tomu je možné dosáhnout efektů, které jsou obtížně reprodukovatelné pomocí tradičních výrobních metod, jako je odlévání. Prostorový tisk nevyžaduje formy, umožňuje relativně rychle a levně vyrábět modely složitých tvarů a díky různorodosti materiálů, které lze použít, a široké dostupnosti této technologie je možné její využití v široké škále oborů.
V jakých oblastech bude 3D tisk nejlépe fungovat
3D tisk se zkoumá, zavádí nebo již používá v mnoha oborech souvisejících s medicínou – mimo jiné se tímto způsobem vytvářejí protézy, implantáty, anatomické modely pro vědu, předoperační modely, součásti lékařských přístrojů a rehabilitačních zařízení nebo dokonce některé léky. Pracuje se také na vytváření tzv. bioprintů: buněk, tkání nebo dokonce celých orgánů. 3D tisk je obzvláště atraktivní technologií v případech, kdy je třeba vyrobit součástku “na míru” – například znovu vytvořit kus kosti nebo přesný předoperační model.
Aplikace 3D tisku v medicíně
Tisk prostorových prvků z různých materiálů může ovlivnit mnoho odvětví medicíny a příbuzných oborů, jako je farmaceutický průmysl nebo zdravotnické vzdělávání. Následující příklady ukazují, které aplikace 3D tisku se využívají v prevenci, rehabilitaci nebo různých terapiích.
Zubní náhrady a implantáty
Jedná se o jedno z nejrychleji se rozvíjejících odvětví medicíny, které využívá technologii 3D tisku. Na 3D tiskárnách se vytvářejí protetické komponenty (nebo celé nízkorozpočtové protézy), zubní implantáty, syntetické náhrady poškozených částí kosterního systému (např. fragmenty lebky) nebo umělé srdeční chlopně. Mezi výhody této technologie patří především relativně nízká cena (což je důležité zejména například v případě protéz pro děti, které je vzhledem k rychlému růstu v tomto věku třeba často vyměňovat) a možnost přesného přizpůsobení vytvořené součásti tělu pacienta na základě počítačem vytvořeného přesného modelu.
Zařízení pro rehabilitaci a osoby se zdravotním postižením
Stejně jako v případě implantátů a protéz mohou rehabilitační pomůcky přizpůsobené potřebám konkrétního pacienta (například plastové tištěné “brnění” používané místo tradiční sádry) výrazně zvýšit komfort zraněného a urychlit jeho zotavení. V případě osob se zdravotním postižením je možné usnadnit mnoho jejich každodenních činností – například pomocí 3D tiskáren se vytvářejí exoskelety, které umožňují pacientům s ochrnutými končetinami chodit bez pomoci.
Anatomické modely pro učení
Pomocí technologie 3D tisku vznikají anatomické modely, které jsou velmi přesné a dokonale odrážejí realitu. Lze je využít nejen při vzdělávání budoucích lékařů, ale také při výuce v oblasti zdraví a prevence nemocí v běžných školách, na pracovištích nebo v centrech sociální péče.
Předoperační plánování
Přesné mapování, které je výsledkem přesných počítačových analýz, umožňuje vytvořit téměř ideální předoperační model. Ty se dnes používají mimo jiné v estetické medicíně (například při rekonstrukci obličeje po úrazech nebo rakovině), ale i ve skeletální chirurgii a mnoha dalších oborech. Takový model nejen usnadňuje práci lékařům (například umožňuje, aby byl implantát během operace namísto naživo nasazen na repliku), ale také pomáhá komunikovat s pacientem a poskytnout mu informace o detailech plánované operace.
Tisk tkání a orgánů
Přestože tisk tkání a orgánů na 3D tiskárnách zatím není běžným způsobem získávání materiálu pro transplantace, vědci, lékaři i pacienti do této metody vkládají velké naděje. K tomuto účelu se mimo jiné používá bio-gel (jako základ pro růst buněk), kmenové buňky a další buňky specifické pro tkáně nebo orgány. Tímto způsobem již bylo možné získat ušní boltec, močový měchýř, fragmenty jater, kůže a srdce nebo cév. Vývoj této technologie umožní odstranit řadu problémů spojených s transplantací, mezi které patří například nedostatečný počet dárců nebo problém negativní imunologické reakce (odmítnutí transplantátu).
Jak jsme bojovali proti COVID-19
Podívejte se na náš článek o tisku ochranných štítů pro nemocnice na tiskárnách Prusa.
Léky
Výroba léků pomocí speciálních prostorových tiskáren nabízí možnost mimořádně přesného dávkování a také možnost přizpůsobit léčiva potřebám konkrétního pacienta (například umístit několik látek do jedné tablety). Tím se lze vyhnout mnoha problémům spojeným s nákupem hromadně vyráběných léků, jako je nedostatečné dávkování nebo přítomnost alergenních pomocných látek, například laktózy.
Zdravotnické vybavení
Mnoho součástí lékařského vybavení, které se denně používá, lze vyrobit pomocí 3D tiskáren. Využití této technologie často umožňuje snížit náklady na výrobu a urychlit celý proces, což je nesmírně důležité například při nečekaných událostech, jako jsou epidemie nebo přírodní katastrofy, kdy se dramaticky zvyšuje počet pacientů, kteří potřebují pomoc.
Testování léků – tisk buněk
Rychlá replikace buněk, jako jsou rakovinné buňky, je schopna výrazně urychlit vývoj výzkumu nových léčiv. 3D tisk je jednou z nejmodernějších metod, které umožňují replikaci potřebných buněk mnohem efektivnějším způsobem než tradiční kultury.
Které technologie 3D tisku mají největší potenciál
Typ použité technologie závisí na cíli, který se má dosáhnout. V případě protéz, zdravotnických přístrojů (například respiračních přístrojů), anatomických modelů nebo některých implantátů se nejčastěji používají podobná zařízení jako v jiných průmyslových odvětvích. Obvykle se jedná o stereolitografické tiskárny (SLA), práškové tiskárny (SLS) nebo tiskárny využívající termoplastické materiály (FDM). Naopak pro tisk buněk, tkání a orgánů se používají specializovaná zařízení, která jsou často vyráběna pouze v jednom nebo několika exemplářích na zakázku nemocnic nebo vědeckých center.
Níže jsou na YouTube záběry, které ukazují, jak může 3D tisk vyřešit nedostatek orgánů pro transplantace.
