Drukarki 3D to przyszłość medycyny

W ramach interdyscyplinarnego projektu Bio-Implant, którego celem jest opracowanie i przygotowanie do wdrożenia nowatorskich produktów inżynierii tkankowej (bioimplantów), współpracuje kilka instytucji: Politechnika Warszawska, Centrum Onkologii - Instytut im. Marii Skłodowskiej-Curie, Politechnika Wrocławska, Warszawski Uniwersytet Medyczny.

Efektem ma być opracowanie gotowej do wdrożenia w praktyce klinicznej metody leczenia onkologicznych ubytków kostnych w okolicy twarzoczaszki z zastosowaniem innowacyjnego, przygotowanego indywidualnie dla każdego pacjenta produktu inżynierii tkankowej oraz komputerowych systemów wspomagania operacji.

Jak wyjaśniła na konferencji mgr inż. Barbara Ostrowska z Wydziału Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej, drukarka 3D na podstawie komputerowego modelu tworzy trójwymiarowe obiekty z topliwego materiału podawanego przez dysze. Powstają one warstwa po warstwie - po zakończeniu każdej warstwy minimalnie unosi się głowica lub opuszcza stolik z przestrzennym wydrukiem. Droższa metoda laserowego spiekania proszku pozwala tworzyć wydruki nawet z metalu.

Początkowo drukarki 3D stosowane były tylko do tworzenia prototypów, z czasem z ich pomocą zaczęto wytwarzać także gotowe wyroby, np. zabawki czy czekoladki.

Prof. dr hab. inż. Wojciech Święszkowski z Wydziału Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej, koordynator projektu badawczego Bio-Implant, mówił o ściśle medycznych zastosowaniach drukarek. Początkowo stosowano je do tworzenia modeli stawów i kości, odwzorowujących wyniki badań metodą tomografii komputerowej czy rezonansu magnetycznego.

Jak podkreślał Święszkowski, takie modele pozwalają chirurgom lepiej wyobrazić sobie przebieg operacji i dokładniej ją zaplanować. Można też drukować idealnie dopasowane do ciała pacjenta protezy - jak sztuczny nos czy ucho. Jednak technologia 3D pozwala na znacznie więcej - np. odtwarzanie brakujących fragmentów czaszki po operacjach onkologicznych za pomocą obsadzanych żywymi komórkami wydruków. Wydruki można tworzyć z kompozytu zawierającego kilka procent hydrtoksyapatytu - materiału, z którego zbudowane są kości.

Specjalista chirurgii ogólnej dr Janusz Jaworowski przypomniał, że eksperymentuje się nawet z drukowaniem tkanek, np. naczyń krwionośnych, za pomocą specjalnych drukarek drukujących żywymi komórkami (bioprinting). Instytut Medycyny Regeneracyjnej w Wake Forest zademonstrował niedawno np. drukowaną nerkę, nadającą się do transplantacji.

Ortopeda Mariusz Janik przedstawił przykładowe wydruki modelu złamania kości z tworzywa ABS oraz haka chirurgicznego z poliwęglanu. "Kości" z ABS nie nadają się do wszczepienia, natomiast znakomicie się sprawdzają przy szkoleniach i planowaniu nietypowych, skomplikowanych operacji - podkreślał.

Jak mówili eksperci, ceny drukarek do celów medycznych - drukujących specjalnymi, sterylnymi tworzywami - zaczynają się od pół miliona złotych. Jeszcze droższa jest będąca wciąż w fazie badań technologia druku narządów. Jak przewidują, prawdopodobnie w przyszłości na rynku pojawią się wyspecjalizowane firmy, wykonujące wydruki na zlecenie wielu szpitali.

Konferencję zorganizowały Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej oraz Centrum Edukacji Medycznej CEMED.