Большинство медицинских историй, которые мы рассмотрели, связаны с высокотехнологичным, дорогим оборудованием для 3D-печати с сопутствующими биосовместимыми материалами. И хотя машины для лазерного спекания могут быть на грани падения в цене, они все еще далеки от низкой стоимости настольных 3D-принтеров, которые стали популярными в последние несколько лет. В результате 3D-печатные устройства для конкретных пациентов будут иметь трудности с распространением без недорогого решения. К счастью, исследователи из Технологического университета Луизианы разработали метод использования MakerBot Replicator 2 для производства нестандартных медицинских имплантатов со встроенными антибактериальными химиотерапевтическими препаратами для «умной» доставки лекарств.
В нынешнем виде имплантаты с антибиотиками, называемые «шариками», обычно компостируются из костного цемента, типа плексигласа, который хирурги смешивают вручную во время хирургической процедуры. Поскольку они не могут быть абсорбированы организмом, хирургам приходится проводить дополнительные операции по удалению бусинок. Группа аспирантов и научно-исследовательского персонала из программы биомедицинской инженерии и разработки наносистем Технологического университета Луизианы разработала собственную систему экструзии нитей, способную производить медицинские нити для 3D-печати, которые однажды могут сделать традиционный процесс изготовления бусинок устаревшим.
Джеффри Вейсман, докторант, работающий в лаборатории доктора Дэвида К. Миллса по программе биологических наук и биомедицинской инженерии, объединился с кандидатом в докторантуру по инженерии наносистем Коннором Николсоном для создания своего экструдера и нити, в тандеме с Dr.мельницы и Extrusionbot, LLC из Феникса, Аризона. Команде удалось создать собственный тип нити для 3D-печати из биопластика, который может быть реабсорбирован человеческим телом без каких-либо дополнительных хирургических процедур.
Доктор. Миллс описывает, как возник проект: «Мы работали над несколькими приложениями 3D-печати. Несколько студентов в моей лаборатории, включая Джеффа и Коннора, который был приглашенным исследователем из лаборатории доктора Уилсона, некоторое время работали с коллегами. Я отправил им электронное письмо и задал им вопрос: «Как вы думаете, возможно ли напечатать гранулы антибиотиков, используя какой-нибудь полиметилметакрилат или другой рассасывающийся материал?»
Вайсман объясняет: «Определив полезность 3D-принтеров, мы поняли, что существует возможность быстрого прототипирования с использованием этого метода изготовления. Благодаря добавлению наночастиц и/или других добавок эта технология становится гораздо более жизнеспособной с использованием обычного материала для 3D-печати, который уже является биосовместимым. Материал может быть насыщен антибиотиками или другими лекарственными соединениями, а имплантат со временем естественным образом разрушается организмом».
С помощью 3D-печати шариков из этого материала исследователи из Технологического института Луизианы могут создавать имплантаты антибиотиков, которые являются частично полыми, что позволяет лучше контролировать доставку лекарства устройством за счет увеличения площади поверхности шариков. В то же время локальное лечение бисером может помочь предотвратить попадание больших доз лекарства на все тело, что может привести к поражению печени и почек.
Доктор. Миллс продолжает объяснять, как метод изготовления их материала, предложенный командой, обеспечивает более широкий доступ к такой технологии: «В настоящее время для внедрения добавок в пластик требуется оборудование промышленного масштаба для обеспечения надлежащего распределения по экструдированному пластику. Наш метод обеспечивает дисперсию в настольном масштабе, что позволяет исследователям легко настраивать добавки до желаемого уровня. Нет даже каких-либо промышленных процессов для доставки антибиотиков или специальных лекарств, поскольку литье под давлением в настоящее время больше ориентировано на красители и косметические свойства.”
Новый материал, разработанный командой, имеет большое преимущество, поскольку его можно печатать на недорогих 3D-принтерах. потребительский принтер и может использоваться в любой точке мира». Он считает, что с их нитью больничные фармацевты и врачи получат новую технику доставки лекарств.
Насколько известно команде, никто другой не разработал такой способ изготовления имплантатов с антибиотиками. Миллс заключает: «Это действительно новинка и первая в мире технология 3D-печати нестандартных устройств с антибиотиками и химиотерапевтическими препаратами».