Zastosowanie druku 3D w medycynie nie ogranicza się wyłącznie do tworzenia protez kończyn czy odbudowy elementów kości. Obecnie, dzięki tej niezwykłej technologii powstają również naczynia krwionośne, a nawet całe narządy, takie jak serce, nerki czy wątroba. Choć na razie służą głównie jako modele do testów, już w nieodległej przyszłości marzenia futurystów o fabrykach ludzkich części zamiennych mogą stać się rzeczywistością. Poznaj najbardziej niezwykłe zastosowania druku przestrzennego, które już dziś ratują ludzkie zdrowie, a nawet życie.

O nieocenionej przydatności druku 3D w medycynie najlepiej świadczy przykład pacjenta z Gliwic, który uległ makabrycznemu wypadkowi zagrażającemu bezpośrednio jego życiu. Maszyna do cięcia kamieni praktycznie amputowała mężczyźnie twarz, w efekcie czego nie był on w stanie samodzielnie oddychać i przyjmować pokarmu. Co więcej, na skutek wypadku  wyeksponowane zostały elementy układu nerwowego odpowiedzialne za bezpośrednią łączność organizmu z mózgiem. Wtedy z pomocą przyszła jedna z firm, która wydrukowała niezbędne modele fragmentów twarzoczaszki w technologii 3D. Wydruki zostały wykonane przy wykorzystaniu żywicy poliakrylowej utwardzanej światłem UV i umożliwiły chirurgom zarówno zaplanowanie jak i samo przeprowadzenie skomplikowanej operacji przeszczepu twarzy.

Protezy drukowane na miarę

Nie brak także innych, rewolucyjnych zastosowań drukarek 3D w medycynie; co jakiś czas jest o nich głośno w mediach na całym świecie. Przyczynia się do tego nieustanne doskonalenie technik druku trójwymiarowego, a także rozwój technologii polimerów, co pozwala realizować wydruki w oparciu o materiały biokompatybilne.

Dziś, drukarki 3D są w stanie bez problemu drukować protezy zębów, fragmentów kości, a nawet całych czaszek. Już od dobrych kilku lat korzysta z nich wielu stomatologów i techników dentystycznych, którzy wykonują trójwymiarowy skan zęba i drukują go, osiągając przy tym postać idealnie dopasowaną do potrzeb pacjenta.

Druk 3D odgrywa także coraz większą rolę w ortopedii, gdzie w oparciu o zdjęcia z rezonansu magnetycznego lub tomografii komputerowej projektowane są szkielety, utrzymujące złamane kończyny w odpowiedniej pozycji. Co więcej, technologia ta pozwala też modelować bardziej zaawansowane, bioniczne protezy kończyn, które są wyposażone w sensory zapewniające zmysł dotyku. Otrzymywane wydruki są przy tym relatywnie tanie, elastyczne, wytrzymałe, a przede wszystkim idealnie ,,skrojone” na miarę pacjenta.

Nowa skóra z drukarki

Jeszcze inne zastosowanie druk 3D znajduje w chirurgii plastycznej, gdzie wspomaga m.in. odbudowę poparzonych fragmentów naturalnej skóry. W takich przypadkach, standardowe leczenie wiąże się z koniecznością przeszczepienia zdrowych płatów skóry pozyskanych z innego, niepoparzonego miejsca ciała. Tego rodzaju kuracja jest jednak niezwykle bolesna i uciążliwa dla pacjenta, a na dodatek istnieje ryzyko odrzutu. Od tych wad wolna jest terapia regeneracyjna, polegająca na wykorzystaniu skóry drukowanej w technologii 3D, która  obecnie jest jeszcze w fazie testów. Ludzka powłoka wykonana przez drukarkę 3D nie różni się przy tym szczególnie od innych wydruków trójwymiarowych – w tym przypadku , „tuszem”, są po prostu żywe komórki pacjenta.

Rewolucja w transplantologii

Największa rewolucja, czeka nas jednak najprawdopodobniej w dziedzinie transplantologii, gdzie, być może już za kilka-kilkanaście lat, biodrukarki będą stosowane na masową skalę do drukowania dowolnych organów. To może oznaczać historyczny przełom, ponieważ pacjenci nie będą musieli czekać na przeszczep narządu od dawcy, ani martwić się, że zostanie on odrzucony przez organizm. W praktyce, ta pozornie futurystyczna wizja powoli staje się rzeczywistością - w ostatnich latach, dzięki technologii drukowania trójwymiarowego, z powodzeniem wyprodukowano już bowiem takie organy jak m.in. nerki czy wątroba.

Podobnie jak przy wydruku skóry, do wyprodukowania organu wykorzystuje się komórki własne pacjenta  o zdolności namnażania się. W takich przypadkach, cały proces drukowania narządu rozpoczyna się od pobrania właśnie tego rodzaju komórek, które następnie są multiplikowane w laboratorium. W dalszej kolejności – mówiąc w uproszczeniu – aplikuje się je w tonerze, gdzie pełnią rolę tuszu. Następnie drukarka wykorzystuje ten swoisty bioatrament do naprzemiennego nanoszenia warstw komórek opartych na ,,szkielecie” z syntetycznego żelu, który samoczynnie wypływa podczas ostatniej fazy ,,produkcji”, czyli schładzania powstałej struktury.

Choć aktualnie drukowanie dużych i w pełni funkcjonalnych organów napotyka jeszcze wiele ograniczeń, stałe rozwijanie technologii biodruku pozwala przełamywać kolejne bariery. Przykładowo, w ostatnim czasie za pomocą druku 3D udało się wyprodukować m.in. fragmenty naczyń krwionośnych, które można już wykorzystywać przy wszczepianiu bypassów, a w przyszłości także w seryjnej produkcji części zamiennych dla ludzkiego ciała.

Inne zastosowania drukarek 3D

Na wymienionych przykładach zastosowania druku 3D w medycynie jednak się nie kończą. Dzięki omawianej technologii do tej pory udało się też wytworzyć m.in. bioniczne ucho, sztuczną tchawicę czy implanty czaszki oraz stawów. Jednak wydruki powstające dzięki technologii 3D nie tylko wspomagają codzienne funkcjonowanie osób borykających się z nawet najbardziej złożonymi problemami zdrowotnymi. Prezentowana technologia jest również bezcenna dla lekarzy przygotowujących się do skomplikowanych zabiegów medycznych (tak było w przypadku wcześniej wspomnianych chirurgów z Gliwic). Modele otrzymywane dzięki drukarkom 3D pozwalają też przećwiczyć niejako ,,na sucho” wymianę zastawek serca czy nawet tak wymagające i zaawansowane operacje, jak rozdzielenie bliźniąt syjamskich.

Drukarki 3D znajdują jednak niemniej fascynujące zastosowania również w innych dziedzinach życia. O tym jak dokładnie działa wykorzystywana przez nie technologia przekonasz się wchodząc na stronę: http://domlab.pl/abc-druku-3d