À l'aube du développement de la technologie de prototypage rapide, il était largement admis que l'impression 3D transforme toute la production, stimulant la révolution des consommateurs, avec pour résultat que l'imprimante apparaîtra dans chaque maison. Cela ne s'est pas encore produit, cependant, comme cela s'est produit avec de nombreuses technologies les plus récentes, le prototypage rapide a trouvé son application dans un domaine complètement différent - en médecine.
Un article du site Gizmodo.Ci-dessous, nous parlerons de recherches et de projets, qui sont les exemples les plus intéressants de l'utilisation de la bioimpression et de l'utilisation de machines contrôlées par ordinateur pour l'assemblage de matières biologiques, au cours desquelles de l'encre organique et des thermoplastiques ultra-forts sont utilisés. Le domaine d'application de la bioimpression est très large - de la reconstruction des principales parties du crâne humain à l'impression d'échafaudages - des échafaudages sur lesquels les cellules souches peuvent se développer en de nouveaux os. Lisez les détails ci-dessous.
Crânes
Osteofab est un produit d'
Oxford Performance Materials . Initialement, OPM est entré sur le marché en vendant un polymère très efficace, souvent utilisé dans la fabrication d'implants médicaux, comme un thermoplastique appelé polyéther cétone cétone (PEKK), mais au cours des dernières années, l'entreprise est devenue la première à maîtriser l'utilisation de ce matériau, en particulier dans la fabrication additive . Ainsi, en février 2013,
un implant 3D d'une partie du crâne a été
installé sur un patient américain, dont la qualité a été approuvée par la FDA. Le moulage et l'impression ont été abordés très soigneusement pour correspondre à la géométrie unique du crâne du patient, dont 75% est maintenant un implant.
Cuir
Le principal problème de la création d'une nouvelle peau à l'aide de l'impression est la difficulté de reproduire une certaine teinte de l'ensemble du spectre possible. Étant donné que notre peau est unique, mince et susceptible de changer, il est assez difficile d'en créer une copie exacte. Il existe de nombreuses études intéressantes sur ce sujet, dont l'essence ne peut être résumée dans une courte histoire.
Cependant, voici deux des plus intéressants: le scientifique James Yoo de la Wyake Forest University, utilisant une subvention financée par le département américain de la Défense, travaille sur une machine qui peut
imprimer la peau directement sur les personnes qui ont été brûlées. Une autre étude est menée par des scientifiques de l'Université de Liverpool, qui utilisent des scanners 3D soigneusement calibrés pour obtenir des échantillons de peau contenant toutes ses plus petites nuances, ce qui permettra à l'avenir d'imprimer des implants plus réalistes.
L'étude est toujours en cours et l'équipe prévoit de créer une «base d'échantillons de peau» avec des exemples numérisés, qui peuvent être connectés à partir d'hôpitaux éloignés où ils n'ont pas de caméras nécessaires pour scanner la peau d'un patient particulier. [
Gizmodo ;
PhysOrg ]
Nez et oreilles
La création de prothèses pour les oreilles, le nez et le menton est souvent un processus douloureux, coûteux et long pour le patient et le médecin lui-même. Au cours des 5 dernières années, le designer industriel britannique Tom Fripp, en collaboration avec des scientifiques de l'Université de Sheffield, a développé une prothèse faciale moins chère et plus facile à fabriquer, qui peut être obtenue en utilisant l'impression 3D. Le processus de création d'une telle prothèse comprend une numérisation 3D du visage du patient (qui est beaucoup moins douloureuse que le moulage), la modélisation de la pièce remplacée et son impression, qui utilise du pigment, de l'amidon et du silicone médical.
Ces prothèses ont un bonus supplémentaire: lorsqu'elles s'usent (ce qui finira par se produire de toute façon), elles peuvent être imprimées à nouveau et financièrement, elles seront très bon marché. [
Le gardien ]
Dentiers
Fripp et l'équipe de l'Université de Sheffield ont publié les résultats des tests d'un processus similaire pour la fabrication de prothèses pour les yeux. Les prothèses oculaires sont chères, et comme elles sont signées manuellement, leur fabrication peut prendre plusieurs mois. Les imprimantes Fripp Designs peuvent fabriquer 150 prothèses oculaires en une heure, et des détails tels que la couleur de l'iris, la taille et le nombre de vaisseaux sanguins peuvent être facilement modifiés en fonction des besoins du patient. [
PhysOrg ]
Implants fonctionnels
Au fur et à mesure que les appareils électroniques - des drones aux implants médicaux - deviennent plus petits, les scientifiques ont du mal à créer pour eux des batteries suffisamment petites, mais en même temps, elles peuvent fournir la charge nécessaire. Cependant, une équipe d'ingénieurs de l'Université de Harvard utilisant une imprimante 3D imprime déjà des microbatteries de la taille d'un grain de sable. Voici ce que dit le communiqué de presse:
«... les chercheurs ont créé de l'encre pour l'anode en utilisant des nanoparticules d'un composé d'oxyde de lithium, ainsi que de l'encre pour la cathode à partir de nanoparticules d'un autre type de ce composé. L'imprimante a appliqué de l'encre sur les dents de deux crêtes en or, créant ainsi une structure étroitement liée d'anodes et de cathodes. Ensuite, les scientifiques ont placé les électrodes dans un petit récipient et l'ont rempli d'une solution d'électrolyte pour obtenir une batterie. »Au fil du temps, ils pourront charger des implants médicaux, dont l'utilisation est limitée par les problèmes existants de leur charge. [
Harvard ]
Les os
Les implants imprimés en 3D, comme la mâchoire, existent depuis plusieurs années. Cependant, un petit groupe de chercheurs mène une expérience dont le but est d'imprimer de vrais os. Par exemple, le scientifique Kevin Shakeshuff de l'Université de Nottingham a inventé une bioprinter qui crée des matrices à partir d'acide polylactique et d'alginate de gélatine, qui sont ensuite recouvertes de cellules souches.
Les matrices implantées se dissoudront progressivement et seront remplacées par un nouvel os en croissance: il faudra environ trois mois pour transformer complètement l'os. [
Forbes ]
Vaisseaux sanguins et cellules
Nous pouvons déjà imprimer des
organes , mais la création d'un système circulatoire fonctionnel pose un grave problème.
Le scientifique allemand Gunter Tovar, directeur de l'Institut Fraunhofer pour l'ingénierie interphase et la biotechnologie, est engagé dans un projet appelé BioRap. Sa tâche est d'utiliser une imprimante 3D pour imprimer les vaisseaux sanguins, au cours de laquelle un mélange de polymères synthétiques et de biomolécules est utilisé. Les systèmes circulatoires imprimés sont testés sur des animaux - ils ne sont pas encore prêts à être introduits dans le corps humain. En fin de compte, cependant, ils rendront possible la transplantation de la presse écrite. [
Institut Fraunhofer ]
Comment imaginez-vous les perspectives de l'impression 3D avec des matériaux artificiels vivants et de substitution pour une utilisation dans le corps humain? Serons-nous bientôt en mesure de croître et de remplacer des organes complets, comme le foie? Partagez votre opinion dans les commentaires.