Medycyna 3D czyli jak się robi części zamienne dla człowieka

Pierwsze prace nad zastosowaniem druku 3D w medycynie, prowadzone były na Harvard Medical School, przez ekspertów z Boston’s Children Hospital. W wyniku badań naukowcy i lekarze z włókien kolagenowych, polimerów i komórek pobranych od pacjentów stworzyli zamienniki pęcherza moczowego.

Takie sztucznie wytworzone pęcherze moczowe wszczepiono następnie siedmiu pacjentom. Po siedmiu latach od zabiegu okazało się, że wszyscy cieszą się dobrym zdrowiem. W 2004 r. należący do zespołu dr Anthony Atala, jako kierownik Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, rozpoczął prace nad automatyzacją procesu tworzenia nowych narządów. Wkrótce jego zespół był w stanie zaprojektować i wydrukować nie tylko pęcherz moczowy, ale też inne organy.

Dzisiaj już otwarcie mówi się o regeneracji uszkodzonych i wymianie zużytych części ciała, na te, wydrukowane na zamówienie w trójwymiarze. Z dobrodziejstw druku 3D skorzystał nawet jeden z pingwinów z warszawskiego ZOO, który w 2014 roku otrzymał protezę z czarnego plastiku i nylonu w kolorze dzioba.

Technologia 3D pozwala wejść w nowy obszar rekonstrukcji kości. Nie chodzi tu jedynie o pojedyncze fragmenty kości, ale o całe ich zespoły. W 2015 roku ortopedzi ze Szpitala Klinicznego im. Heliodora Święcickiego w Poznaniu wykonali największą w Polsce udaną operację z wykorzystaniem technologii druku 3D.

Trwający pięć godzin zabieg został przeprowadzony u 50-letniego pacjenta z rozległym nowotworem kości. Choroba zaatakowała kość krzyżową, biodrową i znaczną część miednicy. - Gdyby nie możliwość zastosowania nowej technologii pacjentowi groziłaby amputacja kończyny z prawie połową miednicy i praktycznie krańcowe inwalidztwo z niemal całkowitym unieruchomieniem – podkreślał wówczas dr Jerzy Nazar, ordynator Oddziału Ortopedii i Traumatologii Narządu Ruchu Szpitala Klinicznego im. Heliodora Święcickiego Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu. Zabieg rekonstrukcji tak dużego obszaru kości miednicy odbył się w kraju po raz pierwszy. Na świecie podobne zabiegi przeprowadza zaledwie kilka ośrodków ortopedycznych.

O ogromnym znaczeniu druku 3D w medycynie świadczy także zaakceptowanie w 2016 roku przez amerykańską Agencję Żywności i Leków pierwszego leku 3D. Spritam ma za zadanie pomagać chorym na padaczkę, obniżając ryzyko wystąpienia ataku. Lek zawiera tradycyjnie stosowane substancje czynne, innowacyjny jest natomiast sposób jego przygotowania oraz wynikające z procesu druku właściwości tabletek. Dzięki porowatej strukturze można w nich umieścić 2 razy więcej substancji czynnych, niż w przypadku tradycyjnie wykonanego leku. Po wrzuceniu do wody wydrukowana kapsułka natychmiast się rozpuszcza – proces ten w przypadku leków produkowanych tradycyjnie potrafi trwać nawet kilka minut. Drukowanie tabletek na zamówienie może również zmniejszać koszty terapii – tańsze będzie wytworzenie konkretnej, wymaganej ilości leku, zamiast całej partii.

Kilka dni temu świat nauki obiegła wiadomość o wydrukowaniu w technice 3D pierwszej na świecie bionicznej trzustki wraz z naczyniami krwionośnymi. Pionierskiego „wynalazku” dokonał zespół z Fundacji Badań i Rozwoju Nauki pod kierunkiem dr hab. med. Michała Wszoły. Na kwiecień planowane jest wszczepienie wydrukowanych płatków trzustkowych myszom, a na październik świniom.

- Nikt jeszcze nie wyprodukował narządu miąższowego z pełnym unaczynieniem - podkreślił dr hab. Michał Wszoła, chirurg transplantolog. Wydrukowana w technice 3D trzustka składa się wyłącznie z wysp trzustkowych, nie ma pełnić funkcji zewnątrzwydzielniczej takiej, jak w prawdziwej trzustce. Zakłada się jednak, że w przyszłości może ona przywrócić wytwarzanie insuliny w organizmie chorego na cukrzycę. Obecnie jest to możliwe wyłącznie poprzez wstrzykiwanie tego hormonu odpowiednim podajnikiem lub pompą insulinową.

Czy to oznacza, że już niedługo naukowcy będą mogli stworzyć w laboratorium dowolny organ człowieka? Niekoniecznie. Ludzki organizm jest skomplikowanym tworem. Większość narządów składa się z wielu rodzajów tkanek różniących się między sobą budową i funkcją, jak chociażby naczyń krwionośnych i tkanki nerwowej. Ich tworzenie musi przebiegać zatem z niezwykłą precyzją.

Nie zmienia to jednak faktu, że dzięki drukowi 3D możliwości są niemalże nieograniczone. Wydaje się, że liczbę jej ewentualnych zastosowań w lecznictwie wyznacza jedynie wyobraźnia konstruktorów. (Katarzyna Grabka)