Medycyna

W medycynie wykorzystuje ze względu na niezwykłą dokładność odwzorowania modeli i całkowicie gładkie powierzchnie wydruków stosuje się przede wszystkim techniki DLP i SLA, w których drukuje się za pomocą światłoczułych materiałów. Nie brakuje również przykładów wykorzystania wydruków z metali, zwłaszcza z tytanu. Obecnie najpowszechniej druk 3D stosowany jest w stomatologii – coraz większa liczba stomatologów zaczyna traktować drukarkę 3D jak każde inne narzędzie swojej pracy – wykonywanie tak precyzyjnych modeli, w tak krótkim czasie nie jest możliwe za pomocą tradycyjnych sposobów do tej pory stosowanych w tej branży. Poza stomatologią druk 3D stosuje się w chirurgii, wszelkiego rodzaju operacjach rekonstrukcji czy w badaniach np. opierających się na namnażaniu komórek. Rynek druku 3D oferuje liczne rozwiązania i wiele materiałów dedykowanych branży medycznej.

  • Druk 3D od lat pełni bardzo ważną rolę w medycynie, zarówno od strony przemysłowej, np. drukowanie części maszyn chirurgicznych, jak i od strony terapeutycznej, np. tworzenie indywidualnych ortez. Dzięki technologii Multi Jet Fusion od HP możliwe jest wykonywanie dokładnych elementów według potrzeby klienta. Przykładem takiego zastosowania są m.in. hełmy korygujące wady budowy czaszki u niemowlaków. Orteza czaszki firmy Invest Medical, wydrukowana w technologii MJF od HP We wczesnym etapie rozwoju dziecka jego główka narażona jest na nieprawidłowy kierunek formowania się kości czaszki, co może skutkować poważnymi problemami w przyszłym funkcjonowaniu. Więcej niż 3% dzieci rodzi się z ciężką lub bardzo ciężką deformacją główki i aż 50% dzieci ma lekki lub średni stopień deformacji. Żeby zapobiec takim deformacjom, lekarze dokonują dokładnych testów symetrii, pomiarów i analiz głowy pacjenta a następnie zalecają wykonanie hełmów korekcyjnych. W leczeniu ortotycznym z odsieczą przychodzi technologia druku 3D.Hełmy wykonywane za jej pomocą są idealnie dopasowane do potrzeb dziecka, są lekkie, cienkie, nieinwazyjne, przewiewne oraz odporne na różnego rodzaju uszkodzenia. Dzięki drukowaniu 3D można zacząć terapię w bardzo szybkim czasie, bowiem wydruk można wykonać w ciągu jednego dnia. Hełmy korygujące dają znakomite efekty terapeutyczne. Podobnym przykładem są kaski ochronne po operacjach deformacji kości czaszki u małych dzieci (kraniosynostoza). Są one stosowane do naturalnego, łagodnego sterowania wzrostem czaszki po operacjach. Technologia MJF pozwala na zaprojektowanie i wydrukowanie w całości finalnego produktu. Kaski są lekkie i wygodne. Zintegrowana siatka wewnętrzna jest elastyczna, dopasowuje się do główki małego pacjenta, zapewniając komfort noszenia. Przykładem firmy, która wykorzystuje technologię Multi Jet Fusion od HP do produkcji personalizowanych ortez jest Czeska firma Invent Medical. W linku poniżej można zobaczyć konkretne aplikacje. Zachęcamy do oglądania!...

  • Technologie addytywne coraz lepiej odnajdują się w medycynie i dziedzinach pokrewnych. Nie raz słyszeliśmy również o druku 3D w farmacji. Przykładem mogą być miedzy innymi drukowane leki. Głównymi ich zaletami jest możliwość personalizacji, która istotna jest zarówno pod względem rodzaju leku jak i dawkowania oraz szybkości uwalniania farmaceutyków. Przykład drukowanej tabletki pokazano na rysunku poniżej. Rysunek 1. Drukowane tabletki (źródło: https://www.pharmaceuticalonline.com/doc/redefining-fast-melt-for-pharma-0001) Należy również wspomnieć, że w 2015 roku lek wytwarzany za pomocą technologii addytywnych Spritam®, został zatwierdzony przez FDA (Agencję Żywności i leków). Spritam® to lek przeciwpadaczkowy, który dzięki swojej porowatej formie umożliwia koncentrację dużej dawki farmaceutyka przy jednocześnie optymalnym kształcie, pozwalającym na bezproblemowe przyjmowanie leku. Jednak co wspólnego ma technologia Multi Jet Fusion i rynek farmaceutyczny? Od jakiegoś czasu, firma 3D Center współpracuje z firmą produkującą kapsułki. Części zamienne do maszyny, nazywanej kapsułkarką, są niezwykle drogie. Ponadto, produkuje je na zamówienie jedynie jedna zagraniczna firma, co wiąże się z długim czasem oczekiwania, na które nie może pozwolić sobie firma produkująca dany produkt w  ciągłym procesie. Oryginalne części są metalowe, jednak jak wykazały badania, ze względu na charakter procesu wysoka wytrzymałość komponentów nie jest wymagana. W ramach współpracy, zaproponowano opracowanie modeli 3D części zamiennych oraz ich wydruk w technologii Multi Jet Fusion. Ze względu na odpowiednie właściwości wydruków, oraz fakt, że poliamid 12, jak i środki spajające oraz odpowiadające za detale, stosowane w technologii MJF, posiadają certyfikat biokompatybilności, wydany przez FDA- czyli Agencję Żywności i Leków, która znana jest z rygorystycznych przepisów zezwalających na dopuszczenie produktu na rynek. Certyfikat ten potwierdza, że wydruki wykonane w technologii Multi Jet Fusion są biokompatybilne, czyli biozgodne. Oznacza to, że cechy materiału pozwalają na jego odpowiednie oddziaływanie z organizmem żywym oraz żywnością. Przykład części zamiennych wydrukowanych w Multi Jet Fusion pokazano poniżej. Części zamocowano na maszynie i wykonano pierwsze testy, których wyniki były zadowalające.......

  • Pandemia koronawirusa nie zwalnia. Z dnia na dzień na całym świecie w ogromnym tempie rośnie liczba zakażonych. Niestety nikt nie jest przygotowany na tak dużą liczbę pacjentów wymagających często specjalistycznego sprzętu. To między innymi dlatego każdy chce ochronić się przed zarażeniem. Ale jak się chronić, skoro na rynku nie ma już profesjonalnych środków ochrony? I w tym właśnie momencie na pomoc przychodzi druk 3D, który daje możliwość bardzo szybkiej produkcji, prototypowania i testowania. Bardzo często nowe rozwiązania od projektu po pierwsze wydruki, a później produkcję to kwestia kilku, kilkunastu dni. Firma 3D Center współpracując z grupami wolontariuszy działającymi na rzecz walki z wirusem wykorzystała potencjał drukarki HP Jet Fusion 4200 i zaangażowała się w kilka projektów, niektóre z nich prezentujemy poniżej: 1. Oddychaj dzięki Jet Fusion, czyli respiratory z 3D Niestety, w wielu krajach Europy już brakuje respiratorów. Grupy inżynierów, lekarzy oraz prawników łączą swoje siły i tworzą projekt, który może uratować ludzkie życie. My też dołożyliśmy swoją cegiełkę drukując części do prototypu. Informacja zwrotna od inżynierów bardzo nas cieszy- wydruki nie przepuszczają powietrza oraz charakteryzują się wysoką jakością, ponadto są odporne chemicznie i można je dezynfekować. 2.  Modyfikuj i dostosowuj za pomocą MJF Aby odizolować się od środowiska, w którym może być koronawirus lekarze wykorzystują np. maski wojskowe, do których niezbędne są elementy drukowane pokazane poniżej. 90 sztuk wydrukowanych przez 3D Center przejściówek do masek wojskowych trafiło do 4 Wojskowego Szpitala Klinicznego przy ul. Weigla 5 we Wrocławiu. 3. HP MJF i dostosowanie masek z Decathlonu Inżynierowie zaprojektowali przejściówki łączące maskę do nurkowania SUBEA z filtrami medycznymi i układami z tlenem. Dzięki takiemu rozwiązania tworzona jest tak zwana maska CPAP, która zabezpiecza rozsiewaniu się wirusa przez pacjentów oraz chroni lekarzy pracujących na oddziałach zakaźnych. We współpracy z VIX Automation, oprócz modeli testowych dla różnych jednostek badawczych, wydrukowaliśmy 50 kompletów......

  • W pierwszej części wpisu “Kopiowanie natury” pisaliśmy o tym, jak szerokie  spektrum możliwości otwiera przed medycyną druk 3D. O zaletach nowoczesnych technologii niemal codziennie przekonują się zarówno lekarze, jak i pacjenci. Jednak na szczególną uwagę zasługują unikatowe rozwiązania 3D dedykowane dzieciom, stworzone od podstaw z myślą o ich potrzebach. Wydrukujmy protezę Jednym z najszybciej rozwijających się obszarów, związanych z drukiem 3D, jest protetyka. Nic w tym dziwnego, gdyż wszelkiego rodzaju “rekonstrukcje natury” wymagają ogromnej precyzji i dokładności – czyli tego, z czego słyną nowoczesne drukarki 3D.   Zazwyczaj produkcja dobrej protezy wiąże się z dużą inwestycją finansową. Niemniej właśnie dzięki technologiom addytywnym można znacząco zaoszczędzić: drukując uproszczone, tymczasowe urządzenia protetyczne dla najmłodszych. W przeciwieństwie do osób dorosłych protezowanie dzieci, ze względu na ich ciągły rozwój wiąże się z ogromnymi wyzwaniami – nieustannym dopasowaniem protez do zmieniającej się fizjonomi. Można je wydrukować nawet w ciągu kilkunastu godzin, a jednocześnie są one o wiele tańsze, niż tradycyjne. Wiele międzynarodowych firm doceniło już potęgę druku 3D w zakresie protetyki i korzystają z niego na co dzień. Jednym z przykładów może być charytatywna organizacja E-nable, która wytwarza z pomocą drukarek 3D protezy rąk dla potrzebujących. W Polsce tę organizację wspierają m.in. studenci z Koła Naukowego Druku 3D na Politechnice Warszawskiej. Ręka jak u Batmana Druk 3D nie tylko doskonale dostosowuje protezę do konkretnego przypadku medycznego, ale również pozwala na spersonalizowanie jej wyglądu. Istnieje niemal pełna dowolność w doborze materiału, kształtu, koloru i wielkości, dzięki czemu udaje się osiągać niesamowite efekty. Dziecko samo może wybrać wzór, który mu się podoba i z którego będzie dumne.  Protezy mogą  być nawet inspirowane znanymi bohaterami z bajek, komiksów czy filmów. Wbrew pozorom, ta korzyść technik addytywnych jest bardzo ważna, gdyż pomaga czuć się pewniej i nieraz ułatwia nawiązanie kontaktów towarzyskich. Większa samodzielność Naukowcy i lekarze, interesujący się drukiem 3D......

  • W szeroko rozumianej medycynie druk 3D znajduje zastosowanie od dawna. Precyzja wykonania, jednostkowe i bardzo zindywidualizowane obiekty, biokompatybilne materiały, łatwość wytwarzania z pomocą skanowanie 3D, rezonansu magnetycznego lub tomografii komputerowej  – takie między innymi wymagania stawia medycyna, na wszystkie odpowiedzią jest druk 3D. Potwierdzeniem tego są coraz częstsze informacje o kolejnych przełomowych operacjach, formach leczenia i badaniach możliwych do zastosowania dzięki drukowi 3D. Serce jak dzwon W lutym tego roku na Warszawskim Uniwersytecie medycznym dr Piotr Lodziński wraz z zespołem wykonali zabieg ablacji podłoża częstoskurczu komorowego u pacjenki z wrodzoną wada serca. Bardzo pomocnym w przygotowaniu do zabiegu okazał się wydruk serca pacjentki, który umożliwił bardzo dokładne zaplanowanie nawigowania cewnikami w trakcie ablacji. Do tej pory lekarze mogli symulować taki zabieg mając do dyspozycji jedynie trójwymiarowy obraz serca na komputerze. Przećwiczenie i zasymulowanie zabiegu na sercu naturalnej wielkości, będącym wiernym odwzorowaniem, znacznie ułatwiło przeprowadzenie zabiegu i wyeliminowanie potencjalnych błędów.   Tajemnice ludzkiego mózgu Powyższy przykład pokazuję, iż w medycynie niezwkle ważne jest “kopiowanie natury” a nie jedynie stwarzanie podobnych struktur i narządów. Tylko w taki sposób jesteśmy w stanie lepiej poznać i zrozumieć funkcjonowanie ludzkiego ciała i tym samym pomóc w rozwiązywaniu złożonych medycznie problemów. Najlepszą egzemplifikacją są badania nad najbardziej złożonym i najmniej rozpoznanym ludzkim narządem, czyli mózgiem. Laboratoryjna hodowla komórek odbywała się do tej pory na płaskich powierzchniach, niewiele mających wspólnego z trójwymiarowymi amorficznymi kształtami występującym w ludzkim ciele. Drukowanie modeli narządów umożliwia “kopiowanie natury” i tym samy badania nad rzeczywistymi, a nie tylko  analogicznymi strukturami. Obecnie prace takie prowadzone są między innymi w szwedzkim Instytucie Karolinska w Solnie, gdzie naukowcy próbują wydrukować ludzki mózg w miniaturze (jego strukturę, mającą nie więcej niż kilka milimetrów), aby między innymi badać mechanizm powstawania chorób neurodegeneracyjnych. Jednocześnie trwają prace nad idealnym materiałem do druku 3D, które najlepiej odda struktury występujące w ludzkim......

  •   Coraz mniejsze znaczenie ma sama możliwość druku 3D, coraz bardziej liczy się jakość wydrukowanego obiektu – precyzyjne odwzorowanie modelu i właściwości materiału z jakiego został wydrukowany. Do tej pory wyzwanie stanowiły materiały o wysokiej temperaturze topnienia około 400°C, zwłaszcza PEEK i PEI. Dość wspomnieć, że PEEK dostępny był tylko w technologii SLS oferowanej przez EOSa i rozważany przez Stratasys w ich FDMach, nigdy jednak tego pomysłu nie udało się zrealizować. Palmę pierwszeństwa przechwycił włoski producent drukarek 3D Roboze, który wypuścił na rynek drukarkę Roboze One+400, która oprócz standardowych materiałów (PC/ABS, TPU, Carbon PA itd.)daje możliwość drukowania zarówno z PEEK, jak i z PEI! Czy to kolejny krok na drodze technologicznej ewolucji FDMów, czy jedynie godny odnotowania fakt? My w 3D Center nie mamy wątpliwości – chcemy pracować z pionierami i liderami rynku, dlatego zostaliśmy dystrybutorem Roboze. Wystarczy  zapoznać się z właściwościami PEEK i PEI, żeby docenić te dwa wyjątkowe materiały … Wytrzymałość PEEK (polieteroeteroketon) PEEK (polieteroeteroketon) posiada wysoką wytrzymałość mechaniczną i  odporność na wysokie temperatury, jako  tworzywo termoplastyczne charakteryzuje się m. in.: brakiem wrażliwości na pęknięcia; bardzo wysoką stabilnością na odkształcanie plastyczne i wytrzymałością na rozciąganie – nie ulega zmianom nawet po 10 000 h eksploatacji w temp. sięgającej 200°C; “trudnopalnością” i odpornością na działanie organicznych i nieorganicznych związków chemicznych; dobrymi właściwościami elektrycznymi i ślizgowymi. Jego piętą achillesową jest reakcyjność na promienie UV, kwas azotowy i siarkowy, a także węglowodory zawierające halogeny. Co niezwykle istotne PEEK jest neutralny fizjologicznie oraz spełnia wymaganie UE i FDA (amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków) dotyczące kontaktu z żywnością, stąd ma bardzo szerokie zastosowanie. Wykonuje się z niego elementy pracujące w bardzo trudnych warunkach, narażone na silne działanie czynników mechanicznych, termicznych i chemicznych (prowadnice łańcuchów, amortyzatory, koła zębate, urządzenia elektryczne, zawory itp.), ale jest również bardzo ceniony w przemyśle spożywczym i biomedycynie....