3D-painetut luuistutteet: Metalliset luut, jotka integroituvat kehoon

• Kirjoittaja:
• tekijän nimi

  Quantumrun Foresight
• Kesäkuu 28, 2023

Insight kohokohdat

3D-tulostus eli lisäainevalmistus ottaa merkittäviä harppauksia lääketieteen alalla, erityisesti luuimplanttien kanssa. Varhaisia ​​menestyksiä ovat 3D-tulostettu titaanista leukaluu-implantti ja 3D-painetut implantit osteonekroosipotilaille, jotka tarjoavat tehokkaan vaihtoehdon amputaatiolle. Lääketieteen ammattilaiset suhtautuvat optimistisesti 3D-tulostettujen luiden tulevaisuuteen, sillä ne voivat korjata geneettisiä epämuodostumia, pelastaa raajoja traumalta tai taudilta ja tukea uuden, luonnollisen luukudoksen kasvua 3D-tulostettujen "hyperelastisten" luiden avulla.

3D-tulostettu luuimplanttikonteksti

Kolmiulotteisessa tulostuksessa käytetään ohjelmistoja objektien luomiseen kerrosmenetelmällä. Tämän tyyppisiä tulostusohjelmistoja kutsutaan joskus lisäainevalmistukseksi, ja ne sisältävät erilaisia ​​materiaaleja, kuten muoveja, komposiitteja tai biolääketieteellisiä. 

Luiden ja luutelineiden 3D-tulostukseen käytetään muutamia komponentteja, kuten:

• metallimateriaalit (kuten titaaniseos ja magnesiumseos), 
• Epäorgaaniset ei-metalliset materiaalit (kuten biologinen lasi), 
• Biologinen keraaminen ja biologinen sementti, ja 
• Korkeamolekyyliset materiaalit (kuten polykaprolaktoni ja polymaitohappo).

Yksi 3D-tulostettujen luuimplanttien varhaisimmista saavutuksista oli vuonna 2012, jolloin alankomaalainen lääketieteen suunnitteluyritys Xilloc Medical tulosti titaani-implanttien korvaamaan suusyöpäpotilaan leuat. Tiimi käytti monimutkaisia ​​algoritmeja muuttaakseen digitaalista leukaluuta niin, että verisuonet, hermot ja lihakset voisivat kiinnittyä titaani-implantaattiin, kun se oli painettu.

Häiritsevä vaikutus

Nilkan taluluun osteonekroosi tai luukuolema voi johtaa elinikäiseen kipuun ja rajoittuneisiin liikkeisiin. Joissakin tapauksissa potilaat voivat vaatia amputaatiota. Joillekin osteonekroosipotilaille voidaan kuitenkin käyttää 3D-tulostettua implanttia vaihtoehtona amputaatiolle. Vuonna 2020 Texasissa toimiva UT Southwestern Medical Center käytti 3D-tulostinta korvaamaan nilkan luut metalliversiolla. 3D-tulostetun luun luomiseksi lääkärit tarvitsivat CT-skannauksia hyvästä jalasta. Näillä kuvilla he työskentelivät kolmannen osapuolen kanssa tuottaakseen kolme erikokoista muovi-implanttia koekäyttöön. Lääkärit valitsevat parhaan istuvuuden ennen lopullisen implantin tulostamista ennen leikkausta. Käytetty metalli oli titaania; ja kun kuollut talus oli poistettu, uusi laitettiin paikalleen. 3D-kopio mahdollistaa liikkeen nilkassa ja subtalaarisissa nivelissä, jolloin jalkaa voidaan liikuttaa ylös ja alas sekä sivulta toiselle.

Lääkärit suhtautuvat optimistisesti 3D-tulostettujen luiden tulevaisuuteen. Tämä tekniikka avaa oven geneettisten epämuodostumien korjaamiseen tai trauman tai sairauden vaurioittamien raajojen pelastamiseen. Samanlaisia ​​toimenpiteitä kokeillaan muille kehon osille, mukaan lukien raajoja ja elimiä menettäville potilaille syövän vuoksi. Sen lisäksi, että tutkijat pystyivät 3D-tulostamaan kiinteitä luita, he kehittivät myös 3D-tulostetun "hyperelastisen" luun vuonna 2022. Tämä synteettinen luuimplantti muistuttaa rakennustelinettä tai ristikkoa ja on suunniteltu tukemaan uuden, luonnollisen luukudoksen kasvua ja uusiutumista.

3D-tulostettujen luuimplanttien vaikutukset

3D-painettujen luuimplanttien laajempia vaikutuksia voivat olla: 

• Vakuutusyhtiöt laativat 3D-implanttien vakuutusturvaa. Tämä trendi voi johtaa erilaisiin hinnoitteluihin, jotka perustuvat erilaisiin käytettyihin 3D-tulostettuihin materiaaleihin. 
• Implantit tulevat kustannustehokkaammiksi lääketieteellisen 3D-tulostustekniikan kehittyessä ja kaupallistuessa. Nämä kustannussäästöt parantavat köyhien terveydenhuoltoa ja kehitysmaita, joissa kustannustehokkaita menettelyjä tarvitaan eniten.
• Lääketieteen opiskelijat luovat 3D-tulostimia luun prototyyppejä testausta ja kirurgiaa varten.
• Yhä useammat lääkintälaiteyritykset investoivat biolääketieteellisiin 3D-tulostimiin vastatakseen terveydenhuoltoalan kasvavaan kysyntään.
• Yhä useammat tutkijat tekevät yhteistyötä teknologiayritysten kanssa suunnitellakseen 3D-tulostimia erityisesti elinten ja luun korvaamiseen.
• Potilaat, joilla on luukuolema tai vaurioita, jotka saavat 3D-tulosteita, jotka voivat palauttaa liikkeen.

Kommentoitavia kysymyksiä

• Miten muuten luulet 3D-tulostustekniikan tukevan lääketieteen alaa?
• Mitkä voivat olla 3D-tulostettujen implanttien mahdollisia haasteita?