3D štampa je spremna za rješavanje plastičnih implantata za tijelo

Nakon nesreće koja je krajem prošle godine dovela 40-godišnju ženu u Švedskoj s masivnom povredom glave, dobila je 3D štampan implantat napravljen od plastike pod nazivom PEEK da popravi svoju lobanju.

Bio je to prvi put da je bolnica dizajnirala i 3D štampala implantat ove vrste na licu mjesta, a to bi moglo biti prekretnica za 3D štampanje u medicinskoj njezi.

„Koliko znamo, mi smo prvi u svijetu koji je napravio 3D implantate u potpunosti u bolnici, što znači da će implantati biti bolje prilagođeni pacijentima, od samog početka“, kaže Einar Heiberg Brandt, medicinski inženjer u kliničkoj fiziologiji u Univerzitetskoj bolnici Skåne, Švedska. “Ovo će dovesti do bržih operacija i manje komplikacija.”

3D štampanje u bolnici još uvijek je u ranoj fazi, ali pokazuje veliko obećanje, slažu se stručnjaci iz industrije. Iako se 3D štampanje koristi u zdravstvu više od jedne decenije za proizvodnju implantata od titanijuma i nerđajućeg čelika, PEEK plastika proširuje mogućnosti da se tehnologija preseli sa podova proizvođača medicinskih uređaja u laboratorije u bolnicama i klinikama širom sveta.

Zapravo, medicinske ustanove predstavljaju ogromno novo tržište za 3D štampanje. Segment zdravstvene zaštite u industriji 3D štampe, koji uključuje stomatološke proizvode i farmaceutske proizvode koji se štampaju 3D, trenutno se procjenjuje na skoro 3 milijarde dolara.

3D štampa u bolnicama

Institucije, kao što su Mayo Clinic u Minn i bolnice u VA širom zemlje, imaju opsežne laboratorije za 3D štampanje. Radovi tamo uglavnom su 3D printani za specifične pacijente medicinski modeli, hirurški alati za obuku i ortopedske proteze. Međutim, u ne tako dalekoj budućnosti, ove bolnice bi mogle 3D printati implantate specifične za pacijente u PEEK-u za sve vrste operacija.

Korištenje 3D štampača i PEEK filamenta donosi dugu listu prednosti bolnicama, dok još uvijek postoje značajne prepreke. Metoda, u poređenju sa tradicionalnim načinima izrade medicinskih uređaja, odnosno mašinskom obradom i brizganjem, može se obaviti na licu mjesta na mjestu njege. To znači brže implantate, niže troškove i bližu koordinaciju između kirurga i tehničara koji proizvode implantat.

Koristeći podatke o pacijentu sa skeniranja i rendgenskih snimaka, bolnice mogu 3D štampati prilagođeni implantat koji se precizno uklapa u prostor defekta.

Istraživanja pokazuju da implantati specifični za pacijenta skraćuju vrijeme operacije, smanjuju rizik od infekcije, rezultiraju boljim ishodima i dramatično smanjuju dužinu boravka u bolnici. 3D štampanje implantata po potrebi također oslobađa bolnicu od potrebe da drži inventar skupih implantata pri ruci.

Iako do danas ne postoje PEEK implantati sa 3D printom proizvedenim u bolnicama koje je odobrila FDA, to bi se uskoro moglo promijeniti.

Nemački start-up specijalizovan za 3D štampane PEEK implantate lobanje, Kumovis, kaže da završava posljednje prepreke u procesu odobrenja FDA.

„Postoji mnogo uzbuđenja oko 3D štampanja na licu mesta u bolnicama i projekata koji pokreću proizvodnju na mestu nege i pokazuju šta je moguće“, kaže Miriam Haerst, suosnivač i ko-izvršni direktor Kumovisa.

Sa sjedištem u Južnoj Karolini 3D sistemi, jedan od najstarijih i najvećih proizvođača 3D štampača na svijetu, nedavno je najavio svoje planove za kupovinu Kumovisa kako bi se proširio iz metalni implantati na PEEK implantate na mjestu njege.

„Kako tehnologija [3D štampanja] postaje jednostavnija za upotrebu za medicinske profesionalce, sve više bolnica će moći da implementira kompletna rešenja za personalizovanu hirurgiju“, kaže Gautam Gupta, potpredsednik i generalni direktor prakse medicinskih uređaja 3D Systems. “Ovo će poremetiti postojeće modele zdravstvene zaštite, poboljšati kvalitet njege i, što je najvažnije, spasiti više života.”

Kupovina Kumovisa se dobro uklapa u etabliranu zdravstvenu djelatnost 3D Systems-a i dodaje novi fokus na decentralizaciju proizvodnje medicinskih implantata.

„Prebacivanje proizvodnje u bolnice će promijeniti igru ​​kada je u pitanju dostupnost implantata“, kaže Haerst.

Međutim, da bi bolnice postale proizvođači, potrebno je tehničko i inženjersko osoblje, regulatorni procesi, zajedno sa opremom. Ovim bi se moglo upravljati na licu mjesta u sporazumu o saradnji trenutnih proizvođača medicinskih uređaja, kaže Haerst.

PEEK plastika naspram titanijuma za implantate

PEEK ima odobrenje FDA kao materijal za implantate godinama kada se mašinski obrađuje, ali još ne i kada je 3D štampan. Iako se PEEK koristi u brojnim implantatima na današnjem tržištu, od kaveza za kičmu do skočnih zglobova, 3D štampani PEEK još uvijek mora dokazati da ima iste karakteristike nosivosti i habanja kao glodani ili oblikovani PEEK.

Sve u svemu, ovaj biokompatibilni materijal ima nekoliko uočenih prednosti u odnosu na nehrđajući čelik i titan: lagan je, propustljiv za ultrazvuk i praktički nevidljiv za CT i MRI skeniranje što omogućava bolje praćenje nakon operacije.

Tokom godina 3D štampani titanijum je stekao reputaciju za bolju integraciju kostiju, a hiljade implantata za zglobove i kičmu svake se godine 3D štampaju od strane velikih proizvođača, kao što je Stryker. Ali PEEK se promijenio, kaže Marc Knebel, šef medicinskih sistema u kompaniji Evonik, koja proizvodi PEEK za 3D štampanje, kao i brizganje i glodanje.

„Danas se PEEK može dizajnirati s aditivima kako bi se dobile nove karakteristike, kao što je bolja osteointegracija“, kaže Knebel. „Već radimo sa nekoliko bolnica na [3D štampanim implantatima]. Prvi će biti aktivni u narednih pet godina.”

Laboratorija za 3D štampanje koja se nalazi pored operacione sale spremna za proizvodnju individualizovanih implantata dizajniranih na osnovu podataka o pacijentu u trenutku je još uvek daleko. Regulatorne prepreke ostaju, kliničke studije su još uvijek u toku, a za izgradnju bolnica će trebati vremena. Međutim, ono što danas vidimo su inovatori koji prave prve korake.