Impressão 3D em Medicina: Talvez não precisemos mais de órgãos vivos

Se você quiser perguntar qual é a impressão 3D mais usada na indústria médica, é natural contar membros e órgãos.

No corpo humano, a natureza mais substituível são os membros, dentes e afins. As principais funções dessas partes ajudam as ações e vidas das pessoas, e suas funções são únicas, então a estrutura é relativamente simples. Além disso, a incompletude dos membros teoricamente dificilmente tem um impacto significativo na vida humana. Portanto, próteses e próteses são comuns, e uma vez que a tecnologia de impressão 3D aparece, ela é naturalmente aplicada a esse campo.

Atualmente na vida, a tecnologia protética de impressão 3D é muito madura e tem sido amplamente utilizada. Uma menina na Inglaterra tem uma palma em 3D, um trabalhador migrante tem um crânio, e até mesmo a empresa australiana CSIRO pode costurar um esterno de titânio e costelas para criar um baú 3D.

Um estudo recente também nos mostrou a possibilidade de combinar AI e impressão 3D. Uma equipe de pesquisadores da Universidade da Califórnia em Berkeley e do Shuliwell Dental Laboratory construiu uma rede de confrontação universal (GAN) para gerar automaticamente novos desenhos de coroa. Ele prevê a forma da nova coroa com base em uma varredura de dentes perdidos. Primeiro, o lado do dente ausente da mandíbula é escaneado para produzir uma imagem 2D. Em seguida, o lado oposto das mandíbulas também é digitalizado. A GAN entende a distância entre os dentes ausentes e preenche a lacuna em 3D com um novo desenho da coroa.

Pode-se esperar que, com a precisão da modelagem GAN, a impressão 3D futura esteja mais alinhada com as características fisiológicas e a orientação funcional dos humanos. Por exemplo, o problema de receber a cavidade pode ser melhor resolvido, para que a instalação da prótese seja mais confortável.

Se a impressão de membros, dentes, etc. é fácil, então o órgão de impressão 3D pode ser difícil. E pesquisas relacionadas também estão sendo realizadas de maneira ordenada.

A dificuldade dos órgãos de impressão 3D é devido ao grande número de vasos sanguíneos dentro deles, e a organização de cada órgão também é diferente. Por exemplo, o cérebro é composto principalmente de um grande número de tecidos nervosos. Ainda há grandes dificuldades técnicas em conseguir imprimir e cultivar tecidos nervosos.

Mas a boa notícia é que o fígado 3D foi impresso e sobreviveu. A empresa norte-americana de biotecnologia Organovo utilizou a tecnologia de impressão 3D em células para imprimir o tecido celular necessário para o fígado na câmara de cultura de células. Depois de ser cultivado em um vaso, ele pode ser cultivado em um fígado de formato normal e transplantado para o corpo humano. No entanto, as células deste fígado perdem sua atividade depois de serem impressas e se tornam células mortas.

Além do fígado, órgãos como os rins e o pâncreas também estão sendo estudados. Os pesquisadores geralmente acreditam que são necessários pelo menos 10 anos para obter órgãos impressos em 3D verdadeiramente funcionais e portáteis. Para o desenvolvimento do transplante de órgãos humanos, 10 anos não são longos, mas não muito curtos. Uma vez que esta tecnologia se torne uma realidade, as mudanças que ela traz serão revolucionárias: as pessoas que precisam de cirurgia não terão que morrer desesperadamente porque não podem esperar pelos órgãos vivos, e os órgãos se tornarão mercadorias que podem ser produzidas em massa. Terá um impacto positivo na resolução da escassez de órgãos vivos, prolongando a vida humana e até mesmo criando uma nova cadeia industrial de suprimento de órgãos.

Cirurgia pode voltar: de "one-off" para "repetitivo"

Impressão 3D Outra aplicação que possui uma vantagem absoluta no campo da medicina é a cirurgia assistida.

A cirurgia é uma tarefa altamente arriscada, especialmente para o processamento interno de órgãos internos, como órgãos internos. Por milhares de anos, os médicos têm buscado incansavelmente como melhorar a taxa de sucesso da cirurgia e melhorar a qualidade de vida dos pacientes.

Inicialmente, quando não há dispositivo médico visual, se os médicos têm algum problema com determinada parte, eles só podem abrir o corpo primeiro, depois explorar a localização da lesão e realizar a operação. Nesse processo, os médicos confiam em sua experiência acumulada para localizar com precisão. No entanto, o corpo humano é diferente. Sob o apoio de instrumentos e equipamentos eletrônicos, os médicos podem determinar as lesões através de meios técnicos antes da operação. A precisão da cirurgia é grandemente melhorada em comparação com a experiência.

Seja a bênção inicial do "single-knife straight" ou do dispositivo visual, a cirurgia tem uma característica distinta: uma única.

Com o advento da tecnologia de impressão 3D, a cirurgia começou a ter outro recurso: a repetibilidade.

Cirurgiões no Northwest Community Medical Center, em Chicago, recentemente realizaram cirurgias em um paciente com tumor cerebral, que é a tecnologia 3D. Em geral, os detalhes do cérebro não podem ser vistos a olho nu, o que acrescenta muito risco à remoção de tumores cerebrais. Depois que o cérebro foi escaneado e a localização do tumor foi determinada, os médicos estabeleceram um modelo de paciente cerebral em 3D. Então, através deste modelo, os médicos podem ver outras áreas do cérebro além dos tumores e conhecer toda a área da cirurgia. Mais importante ainda, através da construção do modelo do cérebro, eles podem realizar vários exercícios de simulação antes da cirurgia real para lidar com possíveis emergências, evitando tocar as áreas saudáveis do cérebro que podem ser acidentalmente feridas. .

A China também fez avanços tecnológicos em cirurgia em aplicações de impressão 3D. No mês passado, o Centro Cardiovascular do Segundo Hospital Afiliado da Universidade Médica de Nanjing usou a tecnologia de coração impresso em 3D para replicar o coração de um paciente cardíaco, descobrindo a estrutura vascular complexa no coração e simulando diferentes procedimentos cirúrgicos. Finalmente, o melhor plano cirúrgico foi desenvolvido e prosseguiu sem problemas.

Então, quando a cirurgia muda de "um martelo para o som" para um meio médico re-testável, sem dúvida, irá melhorar muito a taxa de sucesso da cirurgia e reduzir o risco. Por outro lado, através da simulação repetida do procedimento cirúrgico, a proficiência operacional do médico também aumentará, o tempo de operação será bastante reduzido e o paciente também evitará sofrer de uma operação mais longa.

Atravessando as colinas, você precisa ir a barlavento

Além disso, a tecnologia de impressão 3D será usada até mesmo na indústria farmacêutica para alcançar a possibilidade de pacientes imprimirem drogas sob demanda; fazer equipamentos de reabilitação, como palmilhas ortopédicas, aparelhos auditivos; Implantes de impressão, como ossos. Pode-se dizer que a tecnologia de impressão 3D está afetando a direção da indústria médica em todos os aspectos.

No entanto, o tratamento médico em 3D não é perfeito, e ainda há vários problemas em sua promoção.

1. Problemas materiais. Em casos cirúrgicos anteriores, muitas vezes havia problemas com implantes no corpo que faziam com que o paciente sofresse de dores secundárias, ou problemas com o implante, ou danos no corpo humano causados pelo implante. Então, como uma tecnologia emergente, a tecnologia de impressão 3D também deve considerar esse problema. Se é apenas para impressão, pode ser um pouco pequeno para isso. Se puder explorar materiais mais adequados para o corpo humano, também se tornará uma parte importante do destino da tecnologia.

2. Questões de promoção de comercialização. Se uma tecnologia é apenas um vaso, seu destino deve ser duradouro. Então, para impressão 3D, ainda existe em alguns hospitais com forte solidez financeira. O equipamento de impressão 3D médio no mercado é de centenas de milhares de dólares, e o custo de equipamentos em hospitais com requisitos de precisão mais altos é maior. Por exemplo, os requisitos médicos para a precisão da impressão 3D, os vasos sanguíneos no fígado 3D impressos por um fabricante japonês são claramente visíveis, e o equipamento que alcança tal precisão é geralmente inaceitável para os hospitais. Portanto, o fortalecimento da pesquisa e desenvolvimento de tecnologia e a redução dos custos de equipamentos podem ser os fatores-chave para sua rápida promoção.

3. Imprima a energia cinética do órgão. No momento, embora um fígado de curta duração possa ser criado pela sobreposição de células, não é uma função que não signifique que ele tenha função hepática. De fato, o ambiente como utensílios é incomparável ao corpo humano, portanto haverá diferenças nos testes farmacológicos. Além disso, como fazer vasos sanguíneos que transportam oxigênio e nutrientes continua sendo um problema. Se esse problema não for resolvido, as células não sobreviverão por muito tempo. Além disso, este órgão de impressão 3D também enfrentará o problema da rejeição do corpo humano no futuro. É melhor se adaptar ao corpo do que o órgão vivo atual ou não é aceito? Somos todos desconhecidos.

E uma vez que um órgão esteja envolvido, alguém vai falar sobre questões éticas. No entanto, uma vez que é para salvar vidas melhor, a controvérsia desta questão não deve ser particularmente feroz.

A impressão 3D ainda é uma novidade para o setor médico. Descobrimos que sempre que uma nova tecnologia é criada, a indústria médica não pode esperar para experimentá-lo. Este aspecto reflete a diversidade e a complexidade das questões médicas e, por outro lado, reflete o respeito e o respeito humano pela vida. E esse respeito pela vida também se tornará uma força motriz inesgotável para os médicos usarem a tecnologia para atravessar as montanhas.