3D-nyomtatott csontimplantátumok: Fém csontok, amelyek beépülnek a testbe

• Szerző:
• Szerző neve

  Quantumrun Foresight
• Június 28, 2023

Insight kiemeli

A 3D nyomtatás vagy az additív gyártás jelentős előrelépéseket tesz az orvostudomány területén, különösen a csontimplantátumok terén. A korai sikerek közé tartozik a 3D-nyomtatott titán állkapocs-implantátum és a 3D-nyomtatott implantátumok oszteonekrózisos betegek számára, amelyek hatékonyan alternatívát kínálnak az amputáció helyett. Az egészségügyi szakemberek bizakodóak a 3D-nyomtatott csontok jövőjét illetően, amelyek javíthatják a genetikai rendellenességeket, megmenthetik a végtagokat a traumáktól vagy betegségektől, és támogathatják az új, természetes csontszövet növekedését a 3D-nyomtatott "hiperelasztikus" csontok segítségével.

3D-nyomtatott csontimplantátumok kontextusa

A háromdimenziós nyomtatás szoftvert használ az objektumok rétegezési módszerrel történő létrehozásához. Az ilyen típusú nyomtatószoftvereket néha additív gyártásnak is nevezik, és különféle anyagokat tartalmaznak, például műanyagokat, kompozitokat vagy orvosbiológiai anyagokat. 

A csontok és csontvázak 3D-nyomtatásához néhány összetevőt használnak, mint például:

• Fémanyagok (például titánötvözet és magnéziumötvözet), 
• Szervetlen nemfémes anyagok (például biológiai üveg), 
• Biológiai kerámia és biológiai cement, ill 
• Nagy molekulatömegű anyagok (például polikaprolakton és politejsav).

A 3D-nyomtatott csontimplantátumok egyik legkorábbi sikere 2012-ben volt, amikor a holland székhelyű Xilloc Medical orvosi tervező cég titán implantátumot nyomtatott egy szájrákos beteg állkapcsának pótlására. A csapat bonyolult algoritmusokat használt a digitális állcsont megváltoztatására, hogy az erek, az idegek és az izmok kapcsolódhassanak a titán implantátumhoz, miután kinyomtatták.

Bomlasztó hatás

A boka talus csontelhalása vagy csontelhalása egész életen át tartó fájdalomhoz és mozgáskorlátozottsághoz vezethet. Egyes esetekben a betegek amputációt igényelhetnek. Egyes oszteonekrózisban szenvedő betegeknél azonban 3D-nyomtatott implantátum használható az amputáció alternatívájaként. 2020-ban a texasi székhelyű UT Southwestern Medical Center 3D nyomtatót használt a bokacsontok fém változatra cserélésére. A 3D-nyomtatott csont létrehozásához az orvosoknak referenciaként CT-vizsgálatra volt szükségük a talpcsontról a jó lábon. Ezekkel a képekkel egy harmadik féllel együttműködve három különböző méretű műanyag implantátumot készítettek próbahasználatra. Az orvosok kiválasztják a legmegfelelőbbet, mielőtt kinyomtatják a végleges implantátumot a műtét előtt. A használt fém titán volt; és miután az elhalt talust eltávolították, az újat a helyére tették. A 3D replika lehetővé teszi a boka és a subtaláris ízületek mozgását, lehetővé téve a láb mozgatását fel és le, illetve egyik oldalról a másikra.

Az orvosok optimisták a 3D-nyomtatott csontok jövőjét illetően. Ez a technológia megnyitja az ajtót a genetikai rendellenességek kijavítására vagy a trauma vagy betegség által károsodott végtagok megmentésére. Hasonló eljárásokat próbálnak ki a test más részein is, beleértve azokat a betegeket is, akik végtagjaikat és szerveiket veszítik el rák miatt. A szilárd csontok 3D-nyomtatása mellett a kutatók 3-ben egy 2022D-nyomtatott „hiperelasztikus” csontot is kifejlesztettek. Ez a szintetikus csontimplantátum állványra vagy rácsra hasonlít, és az új, természetes csontszövet növekedését és regenerálódását szolgálja.

A 3D-nyomtatott csontimplantátumok következményei

A 3D-nyomtatott csontimplantátumok szélesebb körű következményei lehetnek: 

• A 3D implantátumokra vonatkozó fedezeti szabályzatot létrehozó biztosítótársaságok. Ez a tendencia a felhasznált 3D nyomtatott anyagoktól függően eltérő árbevételekhez vezethet. 
• Az orvosi 3D nyomtatási technológia fejlődésével és kereskedelmi forgalomba kerülésével az implantátumok egyre költséghatékonyabbak. Ezek a költségcsökkentések javítani fogják a szegények és a fejlődő országok egészségügyi ellátását, ahol a leginkább szükség van költséghatékony eljárásokra.
• Orvostanhallgatók 3D-nyomtatókkal csontprototípusokat készítenek teszteléshez és műtéti gyakorlathoz.
• Egyre több orvostechnikai eszközt gyártó cég fektet be az orvosbiológiai 3D-nyomtatókba, hogy kielégítse az egészségügyi ágazat növekvő keresletét.
• Egyre több tudós lép partneri kapcsolatba technológiai cégekkel, hogy kifejezetten szerv- és csontpótláshoz szükséges 3D nyomtatókat tervezzenek.
• Csonthalálban vagy csonthibákban szenvedő betegek, akik 3D-nyomatokat kapnak, amelyek helyreállíthatják a mozgást.

Kérdések, amelyekhez hozzászólni kell

• Mit gondol, hogyan támogatja a 3D nyomtatási technológia az orvosi területet?
• Mik lehetnek a 3D-nyomtatott implantátumok lehetséges kihívásai?