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COVID-19促使人們更多地轉(zhuǎn)向3D打印醫(yī)療材料

2022 年 12 月 26 日
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隨著3D打印材料在醫(yī)療領(lǐng)域變得越來越普遍,冠狀病毒的出現(xiàn)引發(fā)了對(duì)這種革命性材料的進(jìn)一步需求。

由于供應(yīng)不足以及人類希望通過解決方案來幫助預(yù)防或減輕冠狀病毒癥狀,導(dǎo)致了3D打印醫(yī)療用品的研究和開發(fā)的突然興起。


3D打印技術(shù)也被稱為“增材制造”,它是一種數(shù)字技術(shù),與傳統(tǒng)工藝相比,它可以制造出精度更高、效率更高、成本更低的定制產(chǎn)品。利用人工智能,3D打印還可以創(chuàng)造出新的設(shè)計(jì),這些設(shè)計(jì)以前是無法實(shí)現(xiàn)的,需要花費(fèi)更多的時(shí)間、更少的精度和更浪費(fèi)的傳統(tǒng)制造。


醫(yī)療技術(shù)公司Osteopore (ASX: OSX)執(zhí)行董事Geoff Pocock表示,3D打印也很有優(yōu)勢,因?yàn)樗喕斯?yīng)鏈。他補(bǔ)充稱,目前疫情擾亂了全球制造業(yè),零部件供應(yīng)中斷對(duì)全球制造業(yè)和生產(chǎn)產(chǎn)生了重大下游影響,因此這種做法尤其可取。


由于傳統(tǒng)工廠已經(jīng)關(guān)閉,通過傳統(tǒng)制造方式生產(chǎn)材料的公司不得不從其他地方尋找可能具有復(fù)雜規(guī)格的關(guān)鍵零部件。相比之下,3D打印只需要一大塊材料就可以制造出整個(gè)產(chǎn)品,在Osteopore的案例中,它是監(jiān)管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)的用于體內(nèi)安全使用的生物可吸收聚合物。


Pocock先生指出,3D打印還有另外兩個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)——具有高度精確的結(jié)構(gòu)精度和為患者量身定制產(chǎn)品的能力。


例如,他說,頭部受傷的CT掃描可以用來為特定的個(gè)人制造一次性產(chǎn)品。之后,骨固定術(shù)可以創(chuàng)造出一種特定的產(chǎn)品,不僅能與患者受傷的確切形狀相匹配,還能創(chuàng)造出再生骨愈合所必需的孔隙、通道和相關(guān)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的微觀結(jié)構(gòu)。Pocock補(bǔ)充稱:“正是宏觀結(jié)構(gòu)和精細(xì)細(xì)節(jié)的結(jié)合,是傳統(tǒng)制造方法無法實(shí)現(xiàn)的。”


3D打印優(yōu)化通風(fēng)設(shè)備和口罩


與此同時(shí),在疫情前線,呼吸機(jī)在治療患有急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)的冠狀病毒患者中是至關(guān)重要的,由于病例數(shù)量激增,許多國家發(fā)現(xiàn)這些病例供應(yīng)不足。這讓比利時(shí)的醫(yī)生們想到了一個(gè)新穎的3D打印瓣膜裝置,可以讓一個(gè)機(jī)械呼吸機(jī)供兩個(gè)人使用,而不是一個(gè)人。


比利時(shí)工程師和no2covid.com的聯(lián)合創(chuàng)始人Dirk Wenmakers和Philippe Caers提出了這個(gè)想法,并開發(fā)了一個(gè)3D打印設(shè)備進(jìn)行測試。

No2Covid-3D-printed-valve-ventilator.jpg

no2covid.com的3D打印瓣膜使比利時(shí)Geel一家醫(yī)院的呼吸機(jī)容量翻了兩番。


比利時(shí)Geel醫(yī)院的Luc Janssen醫(yī)生說,這種一次性的、易于使用的瓣膜可以用來分離一個(gè)呼吸機(jī),這樣就可以供兩個(gè)病人使用,并適應(yīng)每個(gè)病人的氣流需求。


此外,3D打印專家Materialise公司透露,他們已經(jīng)找到了解決呼吸機(jī)短缺的另一種方法,并發(fā)明了一種3D打印的無創(chuàng)PEEP (NIP)面罩連接器,它可以將大多數(shù)醫(yī)院的設(shè)備轉(zhuǎn)換成一種面罩,通過在肺部制造正壓來幫助呼吸。


根據(jù)Materialise公司的研究,這種組合口罩可以減少患者使用機(jī)械呼吸機(jī)的時(shí)間,從而使臨床醫(yī)生減少呼吸機(jī)供應(yīng)的壓力。


3D打印醫(yī)療在冠狀病毒以外的需求


除了疫情之外,3D打印醫(yī)療用品已經(jīng)以一種前所未有的方式幫助拯救和改善了人們的生活。

Osteopore是一家成功實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的公司,它通過3D打印和監(jiān)管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)的醫(yī)療植入物來促進(jìn)自然組織再生。該公司使用一種專利聚合物配方打印支架。這種材料可以隨著時(shí)間的推移溶解,留下健康的骨組織。Osteopore稱,這些支架可以“顯著”減少術(shù)后并發(fā)癥,而這些并發(fā)癥通常與永久性植入物有關(guān)。


該公司的Osteoplug是一種生物可吸收的植入物,它包含一個(gè)多孔基質(zhì),使其充滿骨髓、血液和營養(yǎng)物質(zhì),以促進(jìn)骨骼再生和重塑。

Osteopore-ASX-OSX-IPO-initial-public-offering-implants-bone-healing-biotech.jpg

Osteopore的3D打印產(chǎn)品已通過FDA、TGA和CE認(rèn)證,并已成功應(yīng)用于20000多個(gè)外科手術(shù)中。


它可以不用螺釘植入,用于修復(fù)神經(jīng)外科手術(shù)造成的毛刺。Osteopore已經(jīng)設(shè)計(jì)出它的Osteomesh來修復(fù)面部、技術(shù)、面部、頸部、下巴和頭部的骨折和填補(bǔ)手術(shù)缺陷。該網(wǎng)提供了一個(gè)剛性和柔性的支架,以支持骨骼生長期間。一旦骨再生發(fā)生,它就會(huì)退化。與此同時(shí),Osteopore的Osteostrip是可生物降解的,設(shè)計(jì)用來填補(bǔ)開顱手術(shù)后的空缺,開顱手術(shù)包括從頭骨中取出骨頭,露出大腦。它可以填補(bǔ)顱骨瓣和顱骨之間的空隙,不需要螺釘,并提供高度的結(jié)構(gòu)完整性和與周圍骨的長期整合。


在最近的一次市場更新中,Osteopore首席執(zhí)行官Goh Khoon Seng表示,盡管冠狀病毒,該公司獨(dú)特的3D打印生物可吸收植入物的需求仍在“增長”。


生物打印器官

與Osteopore的3D打印骨再生技術(shù)相比,生物打印技術(shù)更進(jìn)一步。加州大學(xué)伯克利分校的研究人員最近發(fā)明了一種具有更大潛力的3D打印人體組織、骨骼、血管、器官甚至食物的設(shè)備。


在漫長的3D打印過程中,活細(xì)胞會(huì)因需要復(fù)雜而特殊的溫度和化學(xué)條件而退化。然而,伯克利的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種設(shè)備,使用相同的打印機(jī)同時(shí)創(chuàng)建多個(gè)圖層。然后將這些層堆疊在一起,形成一個(gè)3D結(jié)構(gòu)。添加到該結(jié)構(gòu)中的每一層細(xì)胞都經(jīng)過低溫冷凍以保存細(xì)胞壽命。伯克利大學(xué)機(jī)械工程教授Boris Rubinsky說:“目前,生物打印主要用于制造一小塊組織。”

“3D生物打印的問題是,這是一個(gè)非常緩慢的過程,所以你不能打印任何大的東西,因?yàn)樯锊牧显诖蛴⊥瓿蓵r(shí)就會(huì)變質(zhì)?!?br/>


Rubinsky教授解釋說:“我們的創(chuàng)新之一是,我們在打印材料時(shí)對(duì)其進(jìn)行冷凍,這樣生物材料就可以保存下來,我們還可以控制冷凍速度。”


盡管目前還沒有實(shí)現(xiàn),但該項(xiàng)技術(shù)的部分目標(biāo)是最終實(shí)現(xiàn)3D打印器官,目前美國有超過11.2萬人在器官移植名單上。


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