Revista Sănătate

Ce poate face imprimarea 3D pentru medicamente? Cerul este limita, spune cercetatorul de sanatate Northwell Dr. Todd Goldstein

Profesioniștii din domeniul medical folosesc în prezent imprimante 3D pentru a crea proteze și modele de organe specifice pacienților pe care medicii le pot folosi pentru a se pregăti pentru intervenții chirurgicale.
În cele din urmă, oamenii de știință speră să tipărească organe specifice pacientului care pot fi transplantate în siguranță în corpul uman.
Northwell Health, cel mai mare furnizor de servicii de sănătate din statul New York, imprimă printuri 3D în medicină în trei moduri-cheie.
Imaginați-vă că o urgență de sănătate a lovit și aveți nevoie de un transplant de organe – să zicem, o inimă. Îți iei numele pe o listă de transplant, dar afli că există o perioadă de așteptare de șase luni. Zeci de mii de oameni se găsesc în această situație gravă în fiecare an. Dar imprimarea 3D are potențialul de a schimba asta pentru totdeauna.

Tehnologia ar putea introduce într-un viitor în care organele transplantabile pot fi imprimate nu numai ieftin, ci și la specificațiile anatomice exacte ale fiecărui pacient individual.

Ce alte inovații ar putea aduce tipărirea 3D medicamentelor și îngrijirii medicale? Cerul este limita, spune dr. Todd Goldstein, cercetător al brațului corporativ al Northwell Health, cel mai mare furnizor de servicii medicale din statul New York și lider în industria de cercetare și dezvoltare 3D.

„Este vorba despre ceea ce oamenii pot gândi și să viseze la ce vor să folosească tipărirea 3D”, spune Goldstein. „În mod ideal, ați spera că, de acum 50 de ani, veți avea la dispoziție o imprimare 3D a organelor”.

În timp ce aceasta este încă la orizont pentru cercetători, imprimarea 3D îmbunătățește deja viața prin revoluționarea medicamentelor în trei domenii cheie.

Imprimarea modelelor de organe personalizate realiste

Imprimantele 3D pot lua imagini din MRI, PET, sonografia sau alte tehnologii și le pot transforma în modele de dimensiuni tridimensionale ale organelor pacienților. Aceste modele servesc ca instrumente de vizualizare hands-on care ajută chirurgii să planifice cele mai bune abordări pentru procedurile complexe.

De asemenea, le permit medicilor să particularizeze modelele specifice pacientului înainte de operație. De exemplu, Northwell utilizează tipărire 3D în mai multe aplicații clinice:

Programele de rezecție tumorală evidențiază în mod clar tumoarea și țesutul înconjurător
Modelele ortopedice sunt utile pentru măsurări pre-chirurgie și ajustări ale dispozitivelor medicale
Modelele vasculare identifică malformații în organe, tumori, camere tăiate, flux sanguin, supape, țesut muscular și calcificări
Implanturile și aparatele orale pentru stomatologie pot fi create într-o singură zi, reducând în mod semnificativ perioadele de așteptare pentru stomatologii Northwell și pacienții lor
Utilizarea modelelor realiste nu numai că oferă rezultate mai bune pentru sănătate, ci și scurtează timpul de funcționare. Aceasta oferă pacienților mai puțin timp sub anestezie, iar spitalele potențiale economii de milioane de dolari în doar câțiva ani.

Fiind capabil să vizualizeze procedurile înainte de a le produce, de asemenea, ajută la confort pacienții și familiile lor. Luați, de exemplu, cazul lui Barnaby Goberdhan, un bărbat care a descoperit că tânărul său fiu, Isaia, a avut o tumoare agresivă în gură. Goberdhan sa întâlnit cu Neha A. Patel, MD, un otolaryngolog pediatru la Centrul Medical pentru Copii din Cohen, un spital Northwell Health, pentru a discuta despre procedură și pentru a afla despre acest lucru cu ajutorul unui model imprimat 3D.

„Având o imprimare 3D tipărită a fiului meu a fost foarte util atunci când vorbesc cu medicul despre intervenția chirurgicală”, a spus dl Goberdhan. „Doctorul a fost capabil să facă mai mult decât să mă vorbească prin ceea ce aveau de gând să facă – Dr. Patel mi-a arătat că nu este nimic mai înspăimântător și mai stresant decât a avea copilul dumneavoastră să treacă prin intervenție chirurgicală. prin cel mai bun mod de a păstra dinții lui Isaia și de a împiedica tăieturi suplimentare în gura lui, mi-am dorit să răspund la toate întrebările mele, ca să fiu mai puțin teamă și mai pregătită să-mi vorbesc fiul prin ceea ce urma să facă față. Cu modelul 3D, amândoi am simțit mai multă ușurință. ”

De ani de zile, modelele chirurgicale de imprimare 3D erau prohibitiv scumpe. Acum, sistemele mai accesibile, cum ar fi Formlabs ‘Cell Cell, oferă mai mult spitale din întreaga țară acces la tehnologie pentru a produce modele realiste, specifice pacientului, de obicei în decurs de o zi.

Protetice imprimate 3D

În timp ce organele tipărite 3D sunt un drum lung în viitor, tehnologia de astăzi este foarte potrivită pentru protetica de fabricație. Protestele tipărite 3D sunt adesea remarcabil mai accesibile și personalizate decât omologii lor tradiționali. Este o afacere importantă pentru multe familii, în special pentru acelea cu copii care depășesc protezele și sunt nevoiți să cumpere produse noi.

O descoperire recentă în protezele tipărite 3D a apărut atunci când Dan Lasko, un fost marin care și-a pierdut partea inferioară a piciorului stâng în Afganistan, dorea capacitatea de a înota cu piciorul protetic. Purtarea protezelor în apă a fost posibilă de ani de zile, dar de obicei încetini înotătorii. Nici un dispozitiv nu a reușit să meargă perfect de pe pământ în apă sau să-l ajute să-și propulgă purtătorul prin apă.

Pentru a repara acest lucru, Northwell Health a finanțat recent un proiect care a dezvoltat The Fin – prima proteză cu adevărat amfibie din lume. Cu The Fin, Lasko și familia sa pot merge direct în piscină din vestiar – sau bordul de scufundări.

„M-am intors in piscina cu cei doi fii tineri si pentru prima data am putut sa ma scufund in piscina cu ei”, a spus Lasko.

Protestele tipărite 3D vor contribui la îmbunătățirea vieții cotidiene a celor aproape 2 milioane de americani care au pierdut un membru. Acest lucru este promitator, deoarece prevalenta in crestere a diabetului de tip 2 este de asteptat sa creasca foarte mult numarul de amputati in S.U.A., potrivit unui studiu publicat in Arhivele de Medicina Fizica si Reabilitare.

Bioprinting 3D

De ani de zile, imprimantele 3D au fabricat diverse produse: casete telefonice, jucării și chiar arme operaționale. Pentru a produce aceste obiecte, mașinile calmează o materie primă, în general din material plastic, și construiesc stratul-cu-un obiect în funcție de un anumit model.

Bioprinting 3D, un domeniu tânăr dezvoltat de cercetători cu Northwell Health, poate într-o bună zi să efectueze același proces, dar în schimb, cu celule vii într-o materie primă numită bioink.

Daniel A. Grande, director la Laboratorul de Cercetare Ortopedică din cadrul Institutului de Cercetări Medicale Feinstein, un arm al companiei Northwell Health, a declarat că el și echipa sa au urmărit pentru prima dată bioprinting 3D prin modificarea imprimantelor 3D, astfel încât să accepte celulele vii.

„Conceptul meu inițial de tipărire 3D a fost studiile timpurii care au analizat modificarea imprimantelor cu jet de cerneală, unde am incorporat un bioink care include celulele dintr-un vehicul de livrare”, spune Grande. „Hidrogelul poate fi apoi polimerizat sau întărit prin stimulare cu căldură sau cu lumină UV, astfel încât să putem realiza de fapt o structură complexă, tridimensională, care încorporează celule vii. Hidro-gelul întărit este apoi capabil să păstreze celulele viu si viabil, este de asemenea biocompatibil, astfel incat sa poata fi implantat in siguranta la om „.

Este o întreprindere promițătoare și poate schimba radical modul în care trăim îngrijirea medicală.

„Potențialul 3D bioprinting este aproape nelimitat și are potențialul de a înlocui multe părți diferite ale corpului uman”, spune Michael Dowling, președinte și CEO la Northwell Health, și autorul Health Care Reboot. Cercetatorii isi imagineaza un viitor cu imprimante 3D in fiecare camera de urgenta, in cazul in care medicii sunt in masura sa imprima implanturi de urgenta de organe si oase la cerere si sa revolutioneze modul in care medicina este practicat.

Dr. Todd Goldstein explică mai multe despre bioprinting 3D: