3D-printede beinimplantater: Metalliske bein som integreres i kroppen

• Forfatter:
• forfatternavn

  Quantumrun Foresight
• Juni 28, 2023

Innsiktshøydepunkter

3D-utskrift, eller additiv produksjon, gjør betydelige fremskritt innen det medisinske feltet, spesielt med beinimplantater. Tidlige suksesser inkluderer et 3D-printet titankjevebeinimplantat og 3D-printede implantater for osteonekrosepasienter, som effektivt tilbyr et alternativ til amputasjon. Medisinske fagfolk er optimistiske med tanke på fremtiden til 3D-printede bein, som kan korrigere genetiske misdannelser, redde lemmer fra traumer eller sykdom, og støtte veksten av nytt, naturlig beinvev ved hjelp av 3D-printede "hyperelastiske" bein.

3D-printede beinimplantater kontekst

Tredimensjonal utskrift bruker programvare for å lage objekter gjennom en lagdelingsmetode. Denne typen utskriftsprogramvare er noen ganger kjent som additiv produksjon og inkluderer forskjellige materialer, for eksempel plast, kompositter eller biomedisinsk. 

Det er noen få komponenter som brukes til 3D-utskrift av bein og beinstillaser, for eksempel:

• Metallmaterialer (som titanlegering og magnesiumlegering), 
• Uorganiske ikke-metallmaterialer (som biologisk glass), 
• Biologisk keramikk og biologisk sement, og 
• Høymolekylære materialer (som polykaprolakton og polymelkesyre).

En av de tidligste suksessene innen 3D-printede beinimplantater var i 2012 da det nederlandske medisinske designselskapet Xilloc Medical trykket et titanimplantat for å erstatte kjevene til en munnkreftpasient. Teamet brukte kompliserte algoritmer for å endre det digitale kjevebenet slik at blodkar, nerver og muskler kunne feste seg til titanimplantatet når det først ble skrevet ut.

Forstyrrende påvirkning

Osteonekrose, eller beindød, av talus i ankelen, kan føre til en levetid med smerte og begrenset bevegelse. I noen tilfeller kan pasienter trenge amputasjon. For noen pasienter med osteonekrose kan imidlertid et 3D-printet implantat brukes som et alternativ til amputasjon. I 2020 brukte det Texas-baserte UT Southwestern Medical Center en 3D-skriver for å erstatte ankelbein med en metallversjon. For å lage det 3D-printede beinet, trengte legene CT-skanninger av talus på den gode foten som referanse. Med disse bildene jobbet de med en tredjepart for å produsere tre plastimplantater i forskjellige størrelser for prøvebruk. Legene velger den beste passformen før de skriver ut et endelig implantat før operasjonen. Metallet som ble brukt var titan; og når den døde talus var fjernet, ble den nye satt på plass. 3D-replikaen gir mulighet for bevegelse i ankel- og subtalare ledd, noe som gjør det mulig å bevege foten opp og ned og fra side til side.

Legene er optimistiske med tanke på fremtiden til 3D-printede bein. Denne teknologien åpner døren for å korrigere genetiske misdannelser eller redde lemmer som har blitt skadet av traumer eller sykdom. Lignende prosedyrer blir utprøvd for andre deler av kroppen, inkludert pasienter som mister lemmer og organer på grunn av kreft. I tillegg til å kunne 3D-printe solide bein, utviklet forskere også et 3D-printet «hyperelastisk» bein i 2022. Dette syntetiske beinimplantatet ligner et stillas eller gitter og er designet for å støtte vekst og regenerering av nytt, naturlig beinvev.

Implikasjoner av 3D-printede beinimplantater

Større implikasjoner av 3D-printede beinimplantater kan omfatte: 

• Forsikringsselskaper lager dekningspolicyer angående 3D-implantater. Denne trenden kan føre til ulike belønninger basert på de forskjellige 3D-printede materialene som brukes. 
• Implantater blir mer kostnadseffektive ettersom medisinsk 3D-utskriftsteknologi utvikler seg og blir mer kommersialisert. Disse kostnadsreduksjonene vil forbedre helsevesenet for de fattige og i utviklingsland der kostnadseffektive prosedyrer er mest nødvendig.
• Medisinstudenter bruker 3D-printere for å lage beinprototyper for testing og kirurgi.
• Flere selskaper innen medisinsk utstyr investerer i biomedisinske 3D-skrivere for å imøtekomme den økende etterspørselen i helsesektoren.
• Flere forskere samarbeider med teknologifirmaer for å designe 3D-skrivere spesielt for organ- og beinerstatninger.
• Pasienter med beindød eller defekter som mottar 3D-utskrifter som kan gjenopprette bevegelse.

Spørsmål å kommentere

• Hvordan tror du ellers 3D-utskriftsteknologi kan støtte det medisinske feltet?
• Hva kan være de potensielle utfordringene ved å ha 3D-printede implantater?