3D-printede knogleimplantater: Metalliske knogler, der integreres i kroppen

• Forfatter:
• Forfatter navn

  Quantumrun Foresight
• 28. Juni, 2023

Indsigt højdepunkter

3D-print, eller additiv fremstilling, gør betydelige fremskridt på det medicinske område, især med knogleimplantater. Tidlige succeser inkluderer et 3D-printet titanium kæbeknogleimplantat og 3D-printede implantater til osteonekrosepatienter, der effektivt tilbyder et alternativ til amputation. Medicinske fagfolk er optimistiske med hensyn til fremtiden for 3D-printede knogler, som kan korrigere genetiske misdannelser, redde lemmer fra traumer eller sygdom og understøtte væksten af ​​nyt, naturligt knoglevæv ved hjælp af 3D-printede "hyperelastiske" knogler.

3D-printede knogleimplantater kontekst

Tredimensionel udskrivning bruger software til at skabe objekter gennem en lagdelingsmetode. Denne type printsoftware er nogle gange kendt som additiv fremstilling og inkluderer forskellige materialer, såsom plast, kompositter eller biomedicinske. 

Der er nogle få komponenter, der bruges til 3D-print af knogler og knoglestilladser, såsom:

• Metalmaterialer (såsom titanlegering og magnesiumlegering), 
• Uorganiske ikke-metalmaterialer (såsom biologisk glas), 
• Biologisk keramik og biologisk cement, og 
• Højmolekylære materialer (såsom polycaprolacton og polymælkesyre).

En af de tidligste succeser inden for 3D-printede knogleimplantater var i 2012, da det hollandsk-baserede medicinske designfirma Xilloc Medical printede et titaniumimplantat til at erstatte kæberne på en mundkræftpatient. Holdet brugte komplicerede algoritmer til at ændre det digitale kæbeben, så blodkar, nerver og muskler kunne fæstne sig til titaniumimplantatet, når det først blev udskrevet.

Forstyrrende påvirkning

Osteonekrose, eller knogledød, af talus i anklen, kan føre til en levetid med smerte og begrænset bevægelse. I nogle tilfælde kan patienter kræve amputation. For nogle patienter med osteonekrose kan et 3D-printet implantat dog bruges som et alternativ til amputation. I 2020 brugte det Texas-baserede UT Southwestern Medical Center en 3D-printer til at erstatte ankelknogler med en metalversion. For at skabe den 3D-printede knogle havde lægerne brug for CT-scanninger af talus på den gode fod som reference. Med disse billeder arbejdede de sammen med en tredjepart om at producere tre plastimplantater i forskellige størrelser til prøvebrug. Lægerne vælger den bedste pasform, før de udskriver et endeligt implantat forud for operationen. Det anvendte metal var titanium; og da den døde talus var fjernet, blev den nye sat på plads. 3D-replikaen giver mulighed for bevægelse i ankel- og subtalarleddene, hvilket gør det muligt at bevæge foden op og ned og fra side til side.

Læger er optimistiske med hensyn til fremtiden for 3D-printede knogler. Denne teknologi åbner døren til at korrigere genetiske misdannelser eller redde lemmer, der er blevet beskadiget af traumer eller sygdom. Lignende procedurer er ved at blive afprøvet for andre dele af kroppen, herunder patienter, der mister lemmer og organer på grund af kræft. Udover at kunne 3D-printe faste knogler, udviklede forskere også en 3D-printet "hyperelastisk" knogle i 2022. Dette syntetiske knogleimplantat minder om et stillads eller et gitter og er designet til at understøtte vækst og regenerering af nyt, naturligt knoglevæv.

Implikationer af 3D-printede knogleimplantater

Bredere implikationer af 3D-printede knogleimplantater kan omfatte: 

• Forsikringsselskaber udarbejder dækningspolitikker vedrørende 3D-implantater. Denne tendens kan føre til forskellige vederlag baseret på de forskellige anvendte 3D-printede materialer. 
• Implantater bliver mere omkostningseffektive, efterhånden som medicinsk 3D-printteknologi udvikler sig og bliver mere kommercialiseret. Disse omkostningsreduktioner vil forbedre sundhedsplejen for de fattige og i udviklingslande, hvor der er mest behov for omkostningseffektive procedurer.
• Medicinstuderende, der bruger 3D-printere til at skabe knogleprototyper til test og operationspraksis.
• Flere virksomheder inden for medicinsk udstyr investerer i biomedicinske 3D-printere for at imødekomme den stigende efterspørgsel i sundhedsindustrien.
• Flere videnskabsmænd samarbejder med teknologivirksomheder om at designe 3D-printere specifikt til organ- og knogleudskiftninger.
• Patienter med knogledød eller defekter, der modtager 3D-print, der kan genoprette bevægelse.

Spørgsmål at kommentere på

• Hvordan tror du ellers, at 3D-printteknologi kan understøtte det medicinske område?
• Hvad kan være de potentielle udfordringer ved at have 3D-printede implantater?