3D ispis spreman je za rješavanje plastičnih implantata za tijelo

Nakon što je krajem prošle godine u nesreći 40-godišnja žena u Švedskoj zadobila masivnu ozljedu glave, dobila je 3D ispisani implantat napravljen od plastike pod nazivom PEEK kako bi popravila svoju lubanju.

Bio je to prvi put da je bolnica dizajnirala i 3D ispisala implantat ove vrste na licu mjesta, a to bi se moglo pokazati prekretnicom za 3D ispis u medicinskoj skrbi.

"Koliko znamo, prvi smo 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 Sveučilišnoj bolnici Skåne, Švedska. "To će dovesti do bržih operacija i manje komplikacija."

3D ispis u bolnici još je u ranoj fazi, ali pokazuje veliko obećanje, slažu se stručnjaci iz industrije. Iako se 3D ispis koristi u zdravstvu više od desetljeća za proizvodnju implantata od titana i nehrđajućeg čelika, PEEK plastika proširuje mogućnosti da se tehnologija preseli s prodajnih mjesta proizvođača medicinskih uređaja u laboratorije u bolnicama i klinikama diljem svijeta.

Zapravo, medicinske ustanove predstavljaju veliko novo tržište za 3D ispis. Segment zdravstvene zaštite u industriji 3D ispisa, koji uključuje dentalne i 3D tiskane farmaceutske proizvode, trenutno je procijenjen na gotovo 3 milijarde dolara.

3D ispis u bolnicama

Institucije, kao što su Mayo Clinic u Minn. i bolnice VA diljem zemlje, imaju opsežne laboratorije za 3D ispis. Radovi tamo uglavnom su 3D printani za pacijente medicinski modeli, kirurški alati za obuku i ortopedski aparatići. 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 pisača i PEEK filamenta donosi dugi popis prednosti bolnicama, a pritom još uvijek ima značajne prepreke. Metoda, u usporedbi s tradicionalnim načinima izrade medicinskih uređaja, odnosno strojnom obradom i brizganjem, može se izvesti 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 iz skeniranja i rendgenskih snimaka, bolnice mogu 3D ispisati prilagođeni implantat koji se precizno uklapa u prostor s defektom.

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

Iako od danas nema 3D ispisanih PEEK implantata proizvedenih u bolnicama koje je odobrila FDA, to bi se uskoro moglo promijeniti.

Njemački start-up specijaliziran za 3D ispisane PEEK implantate lubanje, Kumovis, kaže da dovršava posljednje prepreke u postupku odobrenja FDA.

“Postoji puno uzbuđenja oko 3D ispisa na licu mjesta u bolnicama i projekata koji pokreću proizvodnju na mjestu njege i pokazuju što je moguće”, kaže Miriam Haerst, suosnivačica i su-izvršna direktorica Kumovisa.

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

“Kako tehnologija [3D ispisa] postaje jednostavnija za korištenje medicinskim stručnjacima, sve više bolnica će moći implementirati end-to-end rješenja za personaliziranu kirurgiju”, kaže Gautam Gupta, potpredsjednik i generalni direktor prakse medicinskih uređaja 3D Systems. “Ovo će poremetiti postojeće modele zdravstvene skrbi, poboljšati kvalitetu skrbi i, što je najvažnije, spasiti više života.”

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

"Prebacivanje proizvodnje u bolnice bit će promjena u igri kada je u pitanju dostupnost implantata", kaže Haerst.

Međutim, da bi bolnice postale proizvođači, potrebno je tehničko i inženjersko osoblje, regulatorni procesi, zajedno s opremom. Ovim bi se sadašnji proizvođači medicinskih uređaja mogli upravljati na licu mjesta u sporazumu o suradnji, kaže Haerst.

PEEK plastika u odnosu na titan za implantate

PEEK već godinama ima odobrenje FDA kao materijal za implantate kada se strojno obrađuje, ali još ne i kada se ispisuje 3D. Iako se PEEK koristi u brojnim implantatima na današnjem tržištu, od kaveza kralježnice do zglobova gležnja, 3D ispisani PEEK još uvijek mora dokazati da ima iste karakteristike nosivosti i habanja kao brušeni ili oblikovani PEEK.

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

Tijekom godina 3D ispisani titan stekao je reputaciju za bolju integraciju kostiju, a tisuće implantata za zglobove i kralježnicu svake se godine 3D tiskaju od strane velikih proizvođača, kao što je Stryker. Ali PEEK se promijenio, kaže Marc Knebel, voditelj medicinskih sustava Evonik, koja proizvodi PEEK za 3D ispis, kao i injekcijsko prešanje i mljevenje.

“Danas se PEEK može dizajnirati s aditivima za dobivanje novih značajki, kao što je bolja osteointegracija”, kaže Knebel. “Već radimo s nekoliko bolnica na [3D ispisanim implantatima]. Prvi će biti aktivni u sljedećih pet godina.”

Laboratorij za 3D ispis smješten pored operacijske dvorane spreman za proizvodnju individualiziranih implantata dizajniranih na temelju podataka o pacijentu u trenutku je još daleko. Regulatorne prepreke i dalje ostaju, kliničke studije su još u tijeku, a za izgradnju bolnica trebat će vremena. Međutim, ono što danas vidimo su inovatori koji poduzimaju prve korake.