Drukowanie trójwymiarowe znalazło zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, jest wykorzystywane coraz powszechniej na co dzień, nawet do zabawy czy kreatywnego projektowania. Najbardziej innowacyjne projekty inżynieryjne dotyczą zastosowania technologi 3D w medycynie.
Drukowanie trójwymiarowe jest metodą produkcji, w której obiekty są wytwarzane poprzez stapianie lub osadzanie materiałów warstwami w celu wytworzenia obiektu 3D .Materiały wykorzystywane do produkcji 3D to plastik, metal, ceramika, proszki, płyny, a nawet żywe komórki. Dzięki tym technologiom można zbudować obiekt o niemal każdym możliwym kształcie, zgodnie ze zdefiniowanym zapisem komputerowym w pliku projektowania.
Pierwsza drukarka 3D została opracowana przez wynalazcę druku 3D Charlesa Hulla już w latach 80, to zapoczątkowało kolejne prace nad doskonaleniem prototypu. W początku XXI wieku zaczęto znajdować zastosowanie druku trójwymiarowego w powszechniejszym użytkowaniu i wykorzystania tych technik w medycynie. Obecnie technologia druku 3D szybko staje się łatwa i na tyle niedroga, że jest używana przez konsumentów i chętnie wykorzystywana w wielu dziedzinach.
W medycynie zastosowanie techniki 3D jest bardzo rozległe.
Przede wszystkim metoda ta wykorzystywana jest w tworzeniu implantów i protez. Produkt można wykonać w ciągu kilku godzin, technologia druku 3D jest znacznie szybsza niż dotychczas stosowane metody wytwarzania elementów. Tradycyjna metoda odlewów, frezowania i obrabiania jest czasochłonna i nie daje takich możliwości jakie stwarza druk 3D.
Dzięki wykorzystywaniu obrazowania z badań rentgenowskich, rezonansu magnetycznego czy tomografii komputerowej, można wydrukować niezwykle precyzyjny model implantu, czy protezy. Zaletą drukowania jest też, możliwość wykonania niestandardowego, pojedynczego modelu, a nie uruchamiania całej serii produkcyjnej. Pojedyncze drukowanie modelu praktycznie nie zmienia kosztu produkcji, jest więc to tańsze rozwiązanie.
Metoda 3 D znajduje powszechne zastosowanie w stomatologii, wyciski protez zębowych,implantów dentystycznych, nakładek ortodontycznych są dzięki temu dokładniejsze i ich cena niższa. Stomatologia to jedna z pierwszych dziedzin z zastosowaniem trójwymiarowego drukowania w medycynie.
Coraz więcej materiałów jest dostępnych do wykorzystania w druku 3D, ich koszty maleją i duża liczba osób z branży medycznej, używa drukarki 3D. Zastosowanie w chirurgii i neurochirurgii drukowanych implantów zastępujących tkanki kostne w organizmie człowieka w znajduje powszechniejsze zastosowanie.
Drukowanie 3 D znalazło zastosowanie w produkowaniu aparatów słuchowych, dopasowanych do anatomicznej budowy kanału słuchowego, który u każdego człowieka jest inny.
W medycynie zastosowanie technologii druku nie tylko służy zastąpieniu, bądź uzupełnieniu narządu u pacjenta. Dzięki tej technologi możliwe jest wykonywanie anatomicznych i neuroanatomicznych modeli narządów człowieka, które służą szkoleniu chirurgów. Anatomiczne modele, które prezentują skomplikowane struktury ludzkiego ciała są idealne do namacalnego treningu chirurgicznego.
Zastosowanie tego typu rozwiązań zwłaszcza w niestandardowych operacjach, zdecydowanie ułatwia przygotowanie i opracowanie metody zabiegu chirurgicznego. Dzięki przeprowadzeniu symulacji operacji skraca się jej czas i ryzyko błędu. Wykorzystywanie modeli 3D w procesie kształcenia lekarzy chirurgów jest niezwykle pomocne, doskonali sprawność lekarzy i przyspiesza proces uczenia się.
Technologia trójwymiarowego drukowania to także niezwykle precyzyjne narzędzia chirurgiczne i wysokiej klasy sprzęt medyczny. Wiele urządzeń medycznych to złożone, wyspecjalizowane produkty, które są wytwarzane w małych seriach. Tradycyjna metoda produkcji jest kosztowna a druk 3D zapewnia swobodę projektowania przy niższych kosztach. Zaletą jest też to, że produkty można łatwo modyfikować, zgodnie z sugestiami i potrzebami chirurgów, dostosowując je na potrzeby konkretnych technik operacyjnych.
Kolejną innowacyjną jest spersonalizowany druk leków 3D, która polega na drukowaniu sproszkowanej warstwy leku, aby rozpuszczała się szybciej niż przeciętne tabletki .Formy dawkowania drukowane w 3D można również wytwarzać w złożonych strukturach, które są porowate i zawierają wiele leków, otoczone warstwami barierowymi, które modulują uwalnianie leku w odpowiedniej kolejności i wielkości dawki.
Rozwój druku 3D w dziedzinie farmacji, może zmienić sposób produkcji leków na spersonalizowany i idący w kierunku zminimalizowania ilości podawanych leków do jednej tabletki dziennie, co ułatwiło by stosowanie zaleceń medycznych przez pacjentów. Czy jednak nowa technologia pójdzie w tym kierunku, wiele zależy od koncernów farmaceutycznych. Produkcja leków jest wielkim biznesem i obniżenie wielkości dystrybucji leków nie koniecznie jest w interesie tych firm.
Największe oczekiwania i nadzieje związane z drukiem 3D wiąże medycyna w zakresie drukowania tkanek i narządów ludzkiego ciała czyli z technologią biodruku. Biodrukowanie działa podobnie jak tradycyjny druk 3D.Model cyfrowy staje się fizycznym obiektem 3D, warstwa po warstwie, ale w tym przypadku zamiast tworzywa termoplastycznego lub żywicy czy innego materiału, stosuje się zawiesinę żywych komórek.
Komórki do wzrostu i rozwoju potrzebują odpowiedniego środowiska pożywienia, wody, tlenu. Aby można utrzymać komórki przy życiu i stworzyć warunki sprzyjające najszybszemu i najbardziej wydajnemu wzrostowi komórek, naukowcy osadzają komórki wokół trójwymiarowych rusztowań wykonanych z biodegradowalnych polimerów lub kolagenu, aby mogły urosnąć do w pełni funkcjonalnej tkanki.
Obecnie możliwe jest wytwarzanie z technologią biodruku 3D największego i złożonego wielowarstwowego narządu ciała, skóry. Ma to ogromny potencjał jako przeszczepy do gojenia ran, oparzonej skóry a modele ludzkiej skóry wykorzystywane są do testowania produktów i leków.
Inżynieria tkankowa rozwija się w kierunku wytworzenia w technologi biodruku całych skomplikowanych narządów jak serce, wątroba, płuca itd. Rozwiązało by to problem pacjentów oczekujących na przeszczep organu i zmieniło by całkowicie możliwości ratowania ludzkiego życia. Wszczepienie pacjentowi organu zbudowanego z jego własnych komórek zapobiegło by często występującemu zjawisku odrzucenia przeszczepu z organu biologicznego innej osoby.
Jednak proces wytworzenia tak skomplikowanych, unaczynionych organów jest w dalszym ciągu w fazie rozwoju. Naukowcy na całym świecie pracują nad zwiększeniem liczby tkanek, które można zmodyfikować, aby jak największa liczba pacjentów mogła na tym skorzystać. Niektóre tkanki, takie jak naczynia krwionośne, pochwa i przewody moczowe, zostały już wyhodowane w laboratorium i wszczepione niewielkiej liczbie pacjentów poddawanych próbom klinicznym.
Na początku 2019 roku naukowcy z Uniwersytetu w Tel Awiwie wydrukowali pierwsze na świecie ukształtowane w 3D unaczynione serce z wykorzystaniem własnych komórek i materiałów biologicznych pacjenta. Wcześniej w USA udało się wytworzyć mięsień sercowy ale bez sieci naczyń krwionośnych. Nowy organ jest miniaturą serca ludzkiego jest wielkości serca królika, ale naukowcy pracują w dalszym ciągu nad przejęciem zdolności komórek do pompowania krwi.
Te sukcesy na polu inżynierii tkankowej z jednej strony napawają optymizmem i nadzieją na ratowanie życia, z drugiej strony są ogromnym zagrożeniem. Uregulowania prawne w tym zakresie są pełne luk i nie są dokładnie sprecyzowane, to budzi wiele obaw dotyczących etyki i stwarza duże zagrożenie rozwoju procederów przestępczych zagrażających ludzkiemu zdrowiu i życiu.
Nasuwa się też pytanie do jakiego stopnia rozwój biotechnologi i genetyki jest etycznie dopuszczalny, do jakiego poziomu ingerencja człowieka w ludzki organizm jest moralna? Rozwój inżynierii tkankowej to także pokusa dla szaleńców, którzy ludzkie życie postrzegają tylko w kategorii ciała i może być bronią przeciw człowieczeństwu.
Może to budzić oczekiwania co do odnawiania wszystkich organów człowieka celem ciągłego przedłużania ludzkiego życia, czy drukowania istot ze sztucznych narządów na wzór człowieka. Szczególnie dla osób wierzących, którzy nie postrzegają człowieka wyłącznie fizycznie ale jako cielesno – duchową istotę stworzoną przez Boga, pytanie o granice ingerencji w ludzkie życie jest szczególnie trudne.
Administrator serwisu nie ponosi konsekwencji wynikających z wykorzystania informacji z zakresu wiedzy specjalistycznej zaprezentowanej w serwisie ekup.pl.
