Een korte geschiedenis van 3D-printen in de geneeskunde

3D-printen werd ontwikkeld door Charles W. "Chuck" Hull, die het idee had om computerondersteunde ontwerpsoftware te gebruiken om driedimensionale objecten te maken. Hull bouwde een machine die een UV-laser gebruikte om lagen acryl in vormen te graveren voordat de lagen werden gestapeld om objecten te bouwen. Hij patenteerde het "apparaat voor de productie van driedimensionale objecten door stereolithografie" in 1984, waarmee hij de geboorte van 3D-printen markeerde.

In de drie decennia daarna heeft 3D-printen toepassingen gevonden in verschillende sectoren, waaronder de gezondheidszorg. Naarmate 3D-printen geavanceerder en economisch toegankelijker wordt, worden de medische toepassingen steeds breder. 3D-printen kan zelfs worden toegeschreven aan enkele van de meest indrukwekkende recente ontwikkelingen in de geneeskunde, waaronder 3D-geprint vaatweefsel, prothetische apparaten en botten, evenals een hele reeks medische apparaten, waaronder chirurgische gidsen, pacemakers en meer.

Hoe 3D-printen de gezondheidszorg heeft helpen transformeren

De gezondheidszorg was een van de eerste gebruikers van 3D-printtechnologie. Al aan het eind van de jaren negentig en het begin van de jaren 2000 werd 3D-printen gebruikt om tandheelkundige implantaten en op maat gemaakte protheses te produceren, tot verbazing van zelfs Charles Hull, die toegaf nooit te hebben voorzien in het effect van 3D-printen op de geneeskunde. Sindsdien zijn de medische toepassingen van de technologie aanzienlijk geëvolueerd, vooral in het laatste half decennium.

Omdat 3D-printen flexibel is en snelle iteraties en wijzigingen mogelijk maakt, is het bij uitstek geschikt voor producten zoals protheses en tandheelkundige implantaten, die zowel een hoge mate van maatwerk als een kleine productie vereisen. Coapt, een in Chicago gevestigd bedrijf dat myo-elektrische patroonherkenningssystemen produceert voor prothesen van de bovenste ledematen, gebruikt bijvoorbeeld technologie voor additieve fabricage om volledig responsieve prothetische armen te bouwen, aangepast aan de biologie van elke patiënt.

3D-printen biedt het potentieel om ook andere medische gebieden te transformeren, met name orthopedie. Met 3D-printen kunnen orthopedisch chirurgen structuren creëren die de biologie van een patiënt perfect nabootsen, wat op een dag kan helpen bij het elimineren van het ongemak en de degradatie die gepaard gaan met "one size fits all" kunstmatige botimplantaten. Hoewel 3D-geprinte botten niet regelmatig klinisch worden gebruikt, heeft het succes van verschillende implantaten die de krantenkoppen halen, de vooruitgang en belofte van de technologie aangetoond.

Waar we naartoe gaan:3D-geprinte biomaterialen

Hoewel 3D-geprinte bio-apparaten zoals protheses en botten zijn uitgeprobeerd, getest en in de praktijk zijn gebracht, blijft de volgende grens in medisch 3D-printen, organische mimetische apparaten, in het verschiet. In het begin van de jaren 2000 bouwde een team van onderzoekers van het Boston Children's Hospital met succes vervangende blazen van collageen en synthetisch polymeer met de hand met behulp van een constructiemethode die 'steiger' wordt genoemd. Ze legden de steigers in lagen met cellen van de patiënten van de proef, waardoor ze konden uitgroeien tot functionerende organen. Zeven jaar nadat de organen waren geïmplanteerd, bleven alle proefpatiënten in goede gezondheid.

Helaas is het op deze manier bouwen van orgels niet alleen ongelooflijk kostbaar, maar ook extreem tijdrovend. Op zoek naar een minder tijdrovende en gemakkelijker repliceerbare manier om synthetische organen te produceren, richtte een onderzoeker genaamd Dr. Anthony Atala in 2004 het Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) op. Kort daarna begonnen WFIRM-onderzoekers te experimenteren met het 3D-printen van synthetische menselijke organen, en uiteindelijk machines te ontwikkelen die in staat zijn om consistent organen en weefsels te printen voor gebruik in klinische proeven.

Ondanks het relatieve succes van synthetische botten, zijn 3D-geprinte organen echter nog lang niet klaar voor klinisch gebruik. De kloof tussen experimentele synthetische organen en klinisch levensvatbare organen kan op cellulair niveau liggen; daarom proberen onderzoekers 3D-printen toe te passen op levende cellen, waarbij ze menselijke weefsels repliceren. In 2019 heeft een team van Braziliaanse onderzoekers met succes bioprints gemaakt van 'organoïden' die alle functies van de menselijke lever uitvoeren, waaronder het bouwen van eiwitten, het opslaan van vitamines en het afscheiden van gal.

Deze miniatuurlevers zijn nog niet klaar voor transplantatie, maar veel experts zijn van mening dat, zodra we menselijk weefsel met succes kunnen repliceren via 3D-printen, het pad naar het creëren van volledig functionerende menselijke organen zal worden vrijgemaakt - en de geneeskunde voor altijd zal veranderen.

De toekomst van medisch 3D-printen

Het is moeilijk om het potentieel te overschatten dat 3D-printen heeft om de gezondheidszorg te transformeren. Nu additieve productietechnologie toegankelijker en betaalbaarder wordt, lijkt zinvolle medische innovatie haalbaarder dan ooit tevoren - en het wordt steeds duidelijker dat 3D-printservices een belangrijke rol zullen spelen bij het revolutioneren van de geneeskunde in het komende decennium en daarna.

3D-printen is klaar voor on-demand productie en stelt medische onderzoekers in staat om kleine hoeveelheden onderdelen te maken voor nichetoepassingen - en om snel te schakelen wanneer zich nieuwe behoeften voordoen, zoals in het geval van de COVID-19-pandemie.

Het gebruik van 3D-printtechnologie - het kiezen van de juiste materialen, de meest effectieve processen en de beste workflows - kan echter moeilijk zijn. Door samen te werken met de experts van Fast Radius, kunt u erop vertrouwen dat we met u samenwerken tijdens elke fase van het ontwerp-, prototyping-, productie- en uitvoeringsproces. We zorgen ervoor dat elk ontwerp is geoptimaliseerd voor productie en dat uw materiaalkeuze en productiemethode overeenkomen met uw specifieke vereisten. klaar om te beginnen? Neem vandaag nog contact met ons op.