Rozhovor: Tkáňové inženýrství a aditivní výroba ve zdravotnictví
Sektory medicíny a stomatologie patří k pilířům aditivní výroby a dohromady tvoří přibližně 20 % celkových tržeb. Rostoucí poptávka po zdravotní péči zároveň zvyšuje potřebu rozšiřovat výrobní kapacity.
V medicíně se aditivní výroba uplatňuje zejména ve spojení s využitím biokompatibilních materiálů, jako je titan nebo kobalt‑chrom, které umožňují tvorbu přesných implantátů a personalizaci náhrad. PA12 zůstává dominantním materiálem, ale prudce roste poptávka po flexibilním TPU, široce využívaném ve zdravotnictví.
Aditivní technologie otevírají zdravotnictví cestu k personalizované medicíně, přesnějším implantátům, rychlejšímu vývoji a možnostem, které ještě před několika lety patřily spíše do výzkumných laboratoří.
O současném stavu i budoucím potenciálu těchto technologií hovoří R&D manažer Brain4Industry Marek Havel v rozhovoru s Adelaine Rozinkovou, PR a marketingovou specialistkou Brain4Industry.
Tkáňové inženýrství a role aditivní výroby ve zdravotnictví
Můžete uvést krátký úvod do oblasti tkáňového inženýrství a aditivní výroby ve zdravotnictví?
Setkal jsem se s tím už poměrně dávno během studia na univerzitě. Jedna výzkumná skupina tehdy vytiskla scaffold ucha, tedy jakési „lešení“, na kterém mohou buňky růst. Scaffold implantovali myši, tkáň na něm narostla a původní struktura se postupně rozpustila. Podobným způsobem by bylo možné vytvářet i jiné části těla.
Jaké hlavní přínosy má aditivní výroba pro zlepšení kvality a délky života pacientů
Může 3D tisk zachraňovat životy?
Nemyslím si, že by je přímo zachraňoval v tom smyslu, že by člověk díky aditivní výrobě „vstal z mrtvých“. Spíše výrazně zlepšuje kvalitu života.
Využívají se například implantáty. U poranění lebky lze vytvořit destičku přesně podle tvaru kosti, která se implantuje a postupně zaroste. Pacient pak žije s titanovou náhradou.
Běžně se používají také protézy rukou či nohou vyráběné aditivní technologií. Velkou výhodou je možnost vytvořit rozhraní přesně podle tvaru pacienta, aby bylo používání co nejkomfortnější.
Pokud by bylo možné tisknout celé orgány, mohlo by to v budoucnu zachraňovat životy?
To je výborná otázka. I kdybychom dokázali vytisknout funkční plíce nebo orgány, jako jsou játra či ledviny, jejich výroba i příprava k transplantaci nějakou dobu trvá a pacient musí být do té doby udržován při životě jinými technologiemi.
Pokud by však pacient jinak zemřel při čekání na transplantaci a vytištěný orgán by byl dostupný dříve, lze říci, že tato technologie může v budoucnu životy zachraňovat. Pokud se podaří zavést do praxe, její zásadní výhodou bude zkrácení čekací doby na transplantaci, ale to je zatím otázka budoucnosti.
Materiály používané v aditivní výrobě pro medicínské aplikace
Jaké materiály se nejčastěji využívají při aditivní výrobě ve zdravotnictví?
Používá se biokompatibilní titan a kobalt-chromové slitiny. Dále různé polymery, z nichž některé jsou biodegradabilní a umožňují postupnou náhradu kostní tkání. Například při komplikovaných zlomeninách lze vytisknout strukturu, kterou nahradí kostní tkáň a postupně se rozpustí.
Proces výroby implantátů na míru
Jakým způsobem probíhá výroba implantátů na míru?
Postup je podobný jako u technické součástky. Nejprve jsou potřeba data, obvykle z CT nebo magnetické rezonance. Na jejich základě se vymodeluje implantát.
Poté se díl vytiskne. Použitý materiál i tiskárna však musí být certifikované pro medicínské použití a celý proces musí splňovat přísné normy.
Možnosti vývoje implantátů a scaffold struktur v Brain4Industry
Kdybychom chtěli tisknout implantáty a scaffoldy, je to technologicky možné i u nás v Brain4Industry, alespoň na úrovni vývoje a prototypů?
Na úrovni vývoje ano, například testování materiálů, nových směsí a hledání vhodných mechanických vlastností. Hlavním problémem je certifikace. To, co bychom zde vytiskli, by nemohlo být použito v těle pacienta.
Současné využití implantátů v medicíně
V jakých medicínských oborech se dnes implantáty vyráběné aditivní technologiemi využívají nejčastěji?
Dobrým příkladem je stomatologie. Zubní implantáty jsou dnes běžnou součástí medicíny. Je možné vytisknout celý zubní implantát, polymerové tělo zubu, případně i kovou část implantátu použitou jako výztuž.
Technologie, která mění podobu medicíny
Aditivní technologie se v oblasti tkáňového inženýrství posouvají od experimentálních aplikací k reálnému využití v moderní medicíně. Personalizované implantáty, biokompatibilní materiály a struktury podporující regeneraci tkání otevírají nové možnosti léčby i zlepšení kvality života pacientů.
Největší přínos přitom nevychází pouze z technologie samotné, ale z jejího propojení s medicínskými potřebami, správným návrhem a klinickou aplikací.
Pokud hledáte inovativní řešení v oblasti zdravotnických aplikací, nebo využití aditivních technologií ve vývoji zdravotnických prostředků, Brain4Industry vám pomůže proměnit váš nápad do funkčního řešení.
