3D-printade benimplantat: Metalliska ben som integreras i kroppen

• Författare:
• författarnamn

  Quantumrun Framsyn
• Juni 28, 2023

Insiktshöjdpunkter

3D-utskrift, eller additiv tillverkning, gör betydande framsteg inom det medicinska området, särskilt med benimplantat. Tidiga framgångar inkluderar ett 3D-printat käkbensimplantat av titan och 3D-printade implantat för osteonekrospatienter, vilket effektivt erbjuder ett alternativ till amputation. Läkare är optimistiska om framtiden för 3D-printade ben, som kan korrigera genetiska missbildningar, rädda lemmar från trauma eller sjukdom och stödja tillväxten av ny, naturlig benvävnad med hjälp av 3D-printade "hyperelastiska" ben.

3D-printade benimplantat sammanhang

Tredimensionell utskrift använder programvara för att skapa objekt genom en skiktningsmetod. Denna typ av utskriftsprogram är ibland känd som additiv tillverkning och inkluderar olika material, såsom plast, kompositer eller biomedicinska. 

Det finns några komponenter som används för 3D-utskrift av ben och benställningar, till exempel:

• Metallmaterial (som titanlegering och magnesiumlegering), 
• Oorganiska icke-metalliska material (som biologiskt glas), 
• Biologisk keramisk och biologisk cement, och 
• Högmolekylära material (som polykaprolakton och polymjölksyra).

En av de tidigaste framgångarna med 3D-printade benimplantat var 2012 när det nederländska medicinska designföretaget Xilloc Medical tryckte ett titanimplantat för att ersätta käkarna på en oral cancerpatient. Teamet använde komplicerade algoritmer för att ändra det digitala käkbenet så att blodkärl, nerver och muskler kunde fästa vid titanimplantatet när det väl tryckts ut.

Störande inverkan

Osteonekros, eller bendöd, av talus i fotleden, kan leda till en livstid av smärta och begränsad rörelse. I vissa fall kan patienter behöva amputeras. För vissa patienter med osteonekros kan dock ett 3D-printat implantat användas som ett alternativ till amputation. 2020 använde Texas-baserade UT Southwestern Medical Center en 3D-skrivare för att ersätta fotledsben med en metallversion. För att skapa det 3D-printade benet behövde läkarna datortomografi av talus på den bra foten som referens. Med dessa bilder arbetade de med en tredje part för att producera tre plastimplantat i olika storlekar för provanvändning. Läkarna väljer den bästa passformen innan de skriver ut ett sista implantat före operationen. Metallen som användes var titan; och när den döda talus togs bort, sattes den nya på plats. 3D-replikan möjliggör rörelse i fotleden och subtalarlederna, vilket gör det möjligt att flytta foten upp och ner och från sida till sida.

Läkare är optimistiska om framtiden för 3D-printade ben. Denna teknik öppnar dörren för att korrigera genetiska missbildningar eller rädda lemmar som har skadats av trauma eller sjukdom. Liknande förfaranden prövas för andra delar av kroppen, inklusive patienter som förlorar lemmar och organ till cancer. Förutom att kunna 3D-printa fasta ben utvecklade forskare även ett 3D-printat "hyperelastiskt" ben 2022. Detta syntetiska benimplantat påminner om en ställning eller ett gitter och är designat för att stödja tillväxt och regenerering av ny, naturlig benvävnad.

Implikationer av 3D-printade benimplantat

Vidare implikationer av 3D-printade benimplantat kan inkludera: 

• Försäkringsbolag skapar försäkringar gällande 3D-implantat. Denna trend kan leda till olika ersättningar baserat på de olika 3D-tryckta materialen som används. 
• Implantat blir mer kostnadseffektiva när medicinsk 3D-utskriftsteknik utvecklas och blir mer kommersialiserad. Dessa kostnadsminskningar kommer att förbättra hälso- och sjukvården för de fattiga och i utvecklingsländer där kostnadseffektiva procedurer behövs som mest.
• Läkarstudenter använder 3D-skrivare för att skapa benprototyper för testning och kirurgi.
• Fler medicintekniska företag investerar i biomedicinska 3D-skrivare för att tillgodose den ökande efterfrågan inom hälsovårdsbranschen.
• Fler forskare samarbetar med teknikföretag för att designa 3D-skrivare specifikt för organ- och benersättningar.
• Patienter med bendöd eller defekter som får 3D-utskrifter som kan återställa rörelse.

Frågor att kommentera

• Hur tror du annars att 3D-utskriftsteknik kan stödja det medicinska området?
• Vilka kan vara de potentiella utmaningarna med att ha 3D-printade implantat?