István, Vajk
17 °C
22 °C

Hamarosan vesét is nyomtathatunk

2013.06.28. 21:11
Pár hete járta körbe a világsajtót a hír, hogy 3D nyomtatással mentettek meg egy babát: nem jól működő légcsövét a légútba ültetett, 3D nyomtatott, a korábbi, kézi megoldásoknál sokkal precízebben illeszkedő, jóval olcsóbb és idővel magától felszívódó protézissel pótolták. A beültetett műlégcsövet rekordidő alatt engedélyezték. A megoldás nagy hullámokat kavart, jól mutatja, mekkora fejlődési lehetőség előtt áll az orvostudomány néhány területe az új nyomtatási technológiának köszönhetően.

Hatalmas növekedés volt a 3D nyomtatásban, az iparág 2012-ben 1 milliárd dolláros bevétellel számolhatott, az összeg pedig egyre magasabb, a mostani számítások szerint a növekedés 2025-ig biztosan nem áll meg. A 3D nyomtatók eladása megugrott, néhány gyártó nem is tudja tartani a megnövekedett keresletet.

Az IDTechEx elemzése szerint iparágakra lebontva robbanás előtt áll a felhasználás az űriparban, az autóiparban, a legnagyobb növekedést a dizájnertermékek, ékszerek piacán, az építészetben és a fogászati, orvosi szektorokban sikerült elérni. Egyelőre az USA-ban használják a legtöbb 3D nyomtatót, de feljövőben van Európa és Ázsia is.

Mire jó az orvoslásban?

A 3D nyomtatás segítségével olcsón állíthatunk majd elő összetett szerkezeteket. Lehetséges lesz összeilleszthető, kis méretű struktúrák létrehozása, amelyeket más módszerekkel nem lehetne elkészíteni, vagy egyszerűen jóval drágábbak lennének.

Ezek a költséghatékony, tömeges módosítással (mass customization) dolgozó területek már léteznek, az orvostudományban most kezd széles körben elterjedni a 3D nyomtatás a protézisek, ortopédiai implantátumok, amelyeket CT-, illetve MRI-szkennelés segítségével pontosan a páciensekre szabnak.

Nyomtatott fül
Nyomtatott fül

A svéd Arcam AB azt állítja, mára több mint 20 ezer implantátumot készítettek az úgynevezett elektronnyalábos olvasztótechnológiával (electron beam melting). MRI és CT alapján implantátumokat csinálni nem új dolog, sok orvosi cég alkalmazza már ezt évek óta, igaz, ők nem 3D nyomtatókat, hanem CNC gépeket használnak.

A 3D nyomtatók sokkal összetettebb szerkezeteket hoznak létre, a CNC gépek viszont több anyaggal kompatibilisek, és nincsenek olyan hátrányaik, mint a 3D nyomtatott részeknek. A legtöbb ortopédiai implantátum ráadásul szerkezetre eléggé egyszerű.

Drága

Elég valószínű, hogy a 3D nyomtatókat gyártók a mostani technológiával szemben határozzák majd meg magukat, hogy a speciális igényű egészségügyi szektor biztosan megértse az általuk nyújtott előnyöket. Egyelőre nem lesz könnyű, hiszen sok esetben nagyon drága megoldásokról beszélhetünk, legalábbis az egyszeri beruházások szintjén.

Ugyanilyen kis mennyiségű, de nagyon értékes gyártásra lehet számítani a repülőgépiparban is: az F–18-as katonai repülőgép néhány részét már most is műanyagból, 3D nyomtatással készítették el. A minősítési folyamtok és a konkrét anyagok még kérdésesek, kevés olyan van, amelyekkel precízen lehet nyomtatni.

Az ár a magas minőségű termékeknél szintén problémát okozhat, a piac gyakorlatilag nem mozdult az az alacsony-, illetve középkategóriás nyomtatókhoz képest. Azok a nyomtatók, amik 1 millió dollárba kerültek, most is annyiba kerülnek, viszont a megjelenésükkor 100 ezer dolláros nyomtatók mára ennek felébe kerülnek. Nem is várható igazán előrelépés, hiszen viszonylag kevés gyártó gyárt magas minőségű nyomtatásra szánt eszközöket.

A felhasználandó anyagok áránál hasonló a helyzet. A prémium 3D nyomtatáshoz a gyártók külön ajánlják egyes, elvileg gépükhöz optimalizált anyagokat, ami szintén csökkenti a verseny esélyét. Egy kilogramm, nyomtatáshoz való titánpor 700 dollár (159 ezer forint) is lehet, pedig 1 kilogramm egyszerű titán ára kevesebb mint 100 dollár (23 ezer forint).

Egységes szabályozás nincs

Májusban az orvosoknak 3D nyomtatott megoldással sikerült megmenteniük egy baba életét: nem volt stabil a légútja, ezért meg kellett támasztani. Eredetileg kézzel készítik ezeket a légúti síneket, most viszont precízebb, gyorsabb megoldást alkalmaztak. Először CT-szkenneléssel képet készítettek a páciens légcsövéről és hörgőiről. Ezután számítógépes modellezéssel megalkottak egy sínt, ami tökéletesen beleillett a baba légútjába. A modellt ezután 3D nyomtatóval kinyomtatták. Anyaga polikaprolakton, amely három év alatt felszívódik.

Az eszköz azonnal megkapta a szükséges engedélyeket az ezért felelős amerikai hivataltól, a Food and Drug Administrationtől, azonban egyedi esetről van szó, egységes szabályozás még nincs a bionyomtatásra, testrészek előállítására. Az biztos, hogy minél előbb lépni kell majd, hiszen a nyomtatók terjednek, és egyre több mindent lehet velük megvalósítani a orvostudományi területen is.

Működő szervek nyomtatóból

A 3D nyomtatás terjedése nagyon hasznos lehet, rengeteg pozitív hatással. Az elemzők szerint az új technológia lecsökkentheti a most hosszúra nyúló veseátültetési várólistát. Az amerikai szervátültetési listán lévő, körülbelül 113 ezer amerikai 80 százalékának új vesére van szüksége, de csak 30 ezer átültetést végeznek évente, ami lényegében 4 ezer, veséhez kapcsolódó halált jelent.

Az új szerves anyagokkal dolgozó nyomtatók megváltoztathatják ezt a helyzetet: a University of Iowa-ról Ibrahim Ozbolat és kollégái 3D nyomtatóval készítettek élő szöveteket. A kutatók szerint a hosszú távú cél túlzás nélkül az, hogy tíz éven belül működő emberi szerveket tudjanak előállítani.

Viszlát, cukorbetegség

Teljesen új szervek létrehozásával szabályozni lehetne a cukorbetegséget: ha nem lenne elég, hogy őssejtekből szerveket hozunk létre, a jövőben az is lehetséges lesz például, hogy glükóz-érzékeny hasnyálmirigyszerű szervet hozzunk lére. Ezt laborban növesztenék, majd bárhova beültethető lenne a testben, hogy szabályozza a vércukorszintet.

Nyomtatott bőr
Nyomtatott bőr
Fotó: Flickr.com

Egy másik potenciális felhasználási terület az égési sérülésekkel kapcsolatos. A mostani eljárás szerint a test érintetlen részéről kell fájdalmasan bőrt eltávolítani, hogy a többi részt kezelni tudják. A University of Toronto kutatói azonban kifejlesztettek egy ennél jobb megoldást: a 3D nyomtatóba bőrsejteket és különböző polimereket tesznek, és mesterségesen hoznak létre bőrfelületet. Ráadásul ez a kutatócsoport egyszerűsített változatot használt, és állítólag nagyon olcsón állítja elő a szöveteket.

Sokkal jobb protézisek

A 3D nyomtatás egyik legígéretesebb területe a protézisgyártás: az így előállított művégtagok helyettesíthetik a hiányzó végtagokat. Itt már most is rengeteg 3D nyomtatott dolgot a találhatunk, ráadásul ezek a megoldások nagy mértékben megváltoztathatják a páciensek életminőségét, elégedettségüket.

A mostani protézisek nem illeszkednek eléggé, így használóik sokszor úgy élik meg, hogy viselésük stigma, az emberek ez alapján előítéletesek velük szemben. A Bespoke Innovations tudósai viszont olyan protézisburkolatokat alkottak, amely nagyon jól utánozza a viselőjének megmaradt végtagját, ráadásul mindez testre szabható, hogy jobban megfeleljen az egyéni elvárásoknak. Teljes végtagot még nem alkottak 3D-s eljárással, azonban egy koponyasérült koponyájának 75 százalékát már pótolták ilyen implantátummal, így valószínűleg a teljes végtagpótlás sem a távoli jövő már..

Nyomtatott koponyapótlás
Nyomtatott koponyapótlás

Forradalom jöhet a fogászatban is: a fogszabályozás jóval olcsóbb és hatékonyabb lehet 3D nyomtatott hozzávalókkal. Már valóság az így elkészült korona, híd, sőt teljes fogsor is. A folyamat ráadásul kevésbé zavaró, mivel nem kell mintát készíteni a szájról, legalábbis nem a megszokott, fizikai beavatkozást igénylő módszerekkel.

Gyakorlatilag lassan minden lehetséges, amit ember el bír képzelni, készül már a 3D fül, amivel úgy hallhatunk, mint az eredetivel, belga orvosok pedig papírból nyomtatnak csontokat, hogy gyorsabban tudják elvégezni a műtéteket. Ha ez nem lenne elég: pótoltak már arcrészletet is így.

Itthon Lamborghini-alkatrészeket nyomtatnak

A Design Terminál 3D-nyomtatás bemutatóján utánanéztünk, hogy pezseg a magyar nyomtatóvilág. Kovács József Gábor egyetemi docens, a BME Polimertechnika Tanszékének laborvezetője elmondta, hogy a 3D nyomtatással kapcsolatban oktatással, kutatás-fejlesztéssel, sőt, ipari megrendelésekkel is foglalkoznak, például LED-izzó-terveket nyomtattak ki egy megrendelőjüknek, melyeket piackutatáshoz használtak fel.

A tanszéken kisszériás gyártással is foglalkoznak, nyomtattak például alkatrészeket a Lamborghininek és más neves nemzetközi cégeknek. Polyjet technikával szerszámokat is nyomtatnak, itt különlegesség, hogy az alakítószerszámokat is műanyagból készítik, amit a fröccsöntés során a 200-300 Celsius-fokos polimer ömledék akár több, mint ezer báros nyomáson tölt ki. Az újítás kapcsán már a Polyjet technológia nemzetközi fejlesztő-forgalmazó cége is felkereste a labort, hogy elsajátítsák az új lehetőséget.

Az első magyar 3D nyomtatót két fiatal formatervező mérnök, Bartos Márton és Liszkai Tamás építették. Épp hogy csak kész lett a kiállításra, az utolsó alkatrészeket másik gépükön nyomtatták ki az utolsó pillanatban. A gép a korábbi fejlesztések tapasztalatai mellett jelentős önálló kutatás eredménye is, ezért szabadalmaztatni is szeretnék. Egyik legfőbb előnye, hogy nincs rajta textúra, mivel fotopolimeres technológiával egyszerre hoz létre egy réteget.

Rengeteg az érdeklődő: szobrász, fogász és ékszerész is megkereste már őket
konkrét problémákkal. A fiatalok célja, hogy elérhető áron tudjanak magas minőségű megoldásokat kínálni az érdeklődőknek.
Az egyik legnagyobb magyar cég, a Varinex 15 éve van a piacon, partnereik között megtaláljuk például az Audit is. Az igazgatóság elnöke, Falk György elmondta: nem szereti, ha azt mondják, a 3D nyomtatás a jövő, mert szerinte a technológia a jelen, csak sokan nem ismerik ezt fel. Barack Obama egyórás évértékelő beszédéből két percet a 3D nyomtatásra szánt, és állami forrásból hatalmas kutatóintézeti hálózatot kezdett felépíteni, melyre a szakember szerint Európában is nagy szükség lenne. A cég egyébként büszke arra, hogy mára több mint ezer egyetemista, főiskolás és középiskolás diákot mentoráltak, segítettek tanáccsal, nyomtatással. Falk György szerint az orvosi alkalmazásoktól az autógyártásig
számtalan iparág óriási fantáziát lát a nyomtatásban, Kovács József Gábor szerint pedig ezek mellett a hobbifelhasználóknak tervezett asztali gépeknek is jelentős piaca lehet belátható időn belül.