3D ispisani koštani implantati: Metalne kosti koje se integriraju u tijelo

• Autor:
• ime autora

  Quantumrun Foresight
• Lipnja 28, 2023

Uvid ističe

3D printanje ili aditivna proizvodnja čini značajan napredak u medicinskom području, posebice s koštanim implantatima. Rani uspjesi uključuju 3D tiskani implantat čeljusne kosti od titana i 3D tiskane implantate za pacijente s osteonekrozom, koji učinkovito nude alternativu amputaciji. Medicinski stručnjaci optimistični su u pogledu budućnosti 3D ispisanih kostiju, koje bi mogle ispraviti genetske malformacije, spasiti udove od traume ili bolesti i podržati rast novog, prirodnog koštanog tkiva uz pomoć 3D ispisanih "hiperelastičnih" kostiju.

Kontekst 3D ispisanih koštanih implantata

Trodimenzionalni ispis koristi softver za stvaranje objekata metodom slojevitosti. Ova vrsta softvera za ispis ponekad je poznata kao aditivna proizvodnja i uključuje različite materijale, poput plastike, kompozita ili biomedicinskih materijala. 

Postoji nekoliko komponenti koje se koriste za 3D ispis kostiju i koštanih skela, kao što su:

• Metalni materijali (kao što su legure titana i legure magnezija), 
• Anorganski nemetalni materijali (kao što je biološko staklo), 
• Biološka keramika i biološki cement, i 
• Visokomolekularni materijali (kao što su polikaprolakton i polilaktična kiselina).

Jedan od najranijih uspjeha u 3D tiskanim koštanim implantatima bio je 2012. godine kada je nizozemska tvrtka za medicinski dizajn Xilloc Medical tiskala titanski implantat koji je zamijenio čeljusti pacijenta s rakom usne šupljine. Tim je koristio komplicirane algoritme za promjenu digitalne čeljusne kosti kako bi se krvne žile, živci i mišići mogli pričvrstiti na titanski implantat nakon tiskanja.

Razarajući učinak

Osteonekroza ili smrt kostiju talusa u gležnju može dovesti do doživotne boli i ograničenog kretanja. U nekim slučajevima pacijentima može biti potrebna amputacija. Međutim, za neke pacijente s osteonekrozom, 3D ispisani implantat može se koristiti kao alternativa amputaciji. Godine 2020. teksaški UT Southwestern Medical Center upotrijebio je 3D printer za zamjenu kostiju gležnja metalnom verzijom. Kako bi izradili 3D ispisanu kost, liječnicima su bili potrebni CT snimci talusa na zdravom stopalu kao referenca. S tim slikama surađivali su s trećom stranom na izradi tri plastična implantata u različitim veličinama za probnu upotrebu. Liječnici odabiru onaj koji najbolje odgovara prije ispisa konačnog implantata prije operacije. Korišteni metal bio je titan; i kada je mrtvi talus uklonjen, novi je stavljen na mjesto. 3D replika omogućuje kretanje u skočnom i subtalarnom zglobu, što omogućuje pomicanje stopala gore-dolje i s jedne na drugu stranu.

Liječnici su optimistični u pogledu budućnosti 3D tiskanih kostiju. Ova tehnologija otvara vrata ispravljanju genetskih malformacija ili spašavanju udova koji su oštećeni traumom ili bolešću. Slični se postupci isprobavaju i za druge dijelove tijela, uključujući pacijente koji izgube udove i organe zbog raka. Osim mogućnosti 3D ispisa čvrstih kostiju, istraživači su 3. godine razvili i 2022D ispisanu "hiperelastičnu" kost. Ovaj sintetički koštani implantat podsjeća na skelu ili rešetku i dizajniran je za podršku rastu i regeneraciji novog, prirodnog koštanog tkiva.

Implikacije 3D tiskanih koštanih implantata

Šire implikacije 3D ispisanih koštanih implantata mogu uključivati: 

• Osiguravajuća društva izrađuju politike pokrića u vezi s 3D implantatima. Ovaj trend može dovesti do različitih naknada na temelju različitih korištenih 3D tiskanih materijala. 
• Implantati postaju isplativiji kako se tehnologija medicinskog 3D ispisa razvija i postaje sve komercijaliziranija. Ova smanjenja troškova poboljšat će zdravstvenu skrb za siromašne iu zemljama u razvoju gdje su isplativi postupci najpotrebniji.
• Studenti medicine koriste 3D pisače za izradu prototipova kostiju za testiranje i kiruršku praksu.
• Sve više tvrtki za medicinske uređaje ulažu u biomedicinske 3D pisače kako bi zadovoljile sve veću potražnju u zdravstvenoj industriji.
• Više znanstvenika u partnerstvu s tehnološkim tvrtkama za dizajniranje 3D pisača posebno za nadomjestke organa i kostiju.
• Pacijenti s odumrlom kostiju ili oštećenjima primaju 3D ispise koji mogu vratiti kretanje.

Pitanja za komentar

• Što mislite kako inače tehnologija 3D ispisa može podržati medicinsko područje?
• Koji bi mogli biti potencijalni izazovi s 3D ispisanim implantatima?