استفاده از پرینترهای سه بعدی در پزشکی بدون اغراق یکی از انقلاب‌های خارق‌العاده در چندین سال اخیر بوده است. از این پرینترها برای ساخت اعضای بدن و… استفاده می‌شود که امروز در این مقاله از ژئومارس ما قصد داریم تا به صورت کامل به این موضوع بپردازیم. اگر شما هم قصد خرید پرینترهای سه بعدی در پزشکی را دارید و دوست دارید اطلاعات بیشتری در این مورد به دست بیاورید، تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.
نحوه چاپ سه بعدی در پزشکی و اعضاي بدن انسان چگونه است؟
پرینترها و چاپ سه بعدی در پزشکی ساز و کار مشخص و خاص خودشان را دارند. کارتريج‌ها يا مخازنی براي ذخيره جوهر از انواع مختلف و در مورد توليد اعضاي بدن در داخل این پرینترها وجود دارد که اینها جوهر‌هاي بيولوژيک هستند. با استفاده از سوزن‌هاي موجود روي پلتفرم يا محل پرينت، براساس الگوهایی که از پیش مشخص شده، دستگاه شروع به پرينت اعضاي بدن مورد نظر مي‌کند.
البته ذکر این نکته ضروری است که در مورد چاپ اعضاي بدن، تفاوت‌هایی وجود دارد که در این جدول به صورت خلاصه به آنها اشاره شده است:
| اندازه‌گيري دقيق عضو مورد نظر | عضوی که نیاز به چاپ و طراحی دارد از طریق MRI و سی‌تی اسکن از بیمار گرفته می‌شود و سپس تصاوير به دست آمده را با استفاده از نرم افزار‌هاي خاص مورد تحليل و بررسي قرار می‌دهند و نقشه سلولي عضو مورد نظر و تقسيم‌‌بندي سلول‌ها در هر لايه به طور مشخص در نظر گرفته می‌شود و آن را در نقشه پرينت به طور دقيق قيد می‌کنند. |
| استفاده از سلول‌هاي انساني براي پرينت | پرینترهای سه بعدی در پزشکی از سلول‌های انسانی بسته به عضوی که پرینت خواهد شد به جای پلاستيک يا فلز به عنوان ماده اصلي پرينت استفاده می‌کند. در برخی نمونه‌های پیشرفته‌تر هم اين امكان وجود دارد که از سلول‌هاي بنيادي که قابليت تبديل شدن به ساير سلول‌هاي مورد نظر را دارند استفاده کنند. |
| کشت عضو توليد شده در محيط‌هاي آزمايشگاهي | بعد از اتمام چاپ اعضاي مورد نظر، عضو پرینت گرفته شده در انکوباتور قرار می‌گیرد که براي فعال‌‌سازي سلول‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد و امکان شروع به کار عضو مورد نظر فراهم می‌شود. |
| قرار دادن عضو در بدن انسان | اصلي‌ترين و پيچيده‌ترين مرحله قرار دادن آن در بدن انسان است به نحوي که بدن بتواند با عضو جديد تطبيق پيدا کند و آن را پس نزند. |
5 مزیت استفاده از پرینترهای سه بعدی در پزشکی
این روزها حدود ۱۳ درصد از کل درآمد چاپ سه بعدي، مختص صنايع پزشکي است. چرا که پزشکان این امکان را پیدا کرده‌اند که تمامی پروتزهاي ساخته شده تا راهنماهاي جراحي را با کمترین هزینه و بالاترین دقت در اختیار داشته باشند. از جمله دلایلی که چاپ سه بعدی در پزشکی اهمیت پیدا کرده و روز به روز خواستاران بیشتر پیدا می‌کند به این 5 مورد می‌توان اشاره کرد:
| دقت بالا در فرآيند کار | استفاده از چاپ سه در پزشکی نقش بسیار مهمی را در پرورش و آموزش پزشکان آينده و آماده‌سازي آنها براي انجام عمليات واقعي را در پی خواهد داشت. چرا که با تصاوير دو بعدي تنها امکان تجسم کمی از اعضای بدن وجود دارد و بخش واقعی انسان قابل لمس نیست. با استفاده از این پرینترها می‌توان مدل‌هايی را داد که به نظر واقعی هستند و این امر موجب دقت بالا در فرآیند کار خواهد شد. |
| فناوري پيشرفته | با استفاده از این چاپگرها پزشکان در آينده این امکان را خواهند داشت که در ساخت اندام‌ها توسط پرينترهاي سه بعدي بعدها اقدام کنند و آموزش بهتری توسط قطعات چاپي مانند اندام‌هاي انسان، کيفيت مهارت‌هايي را که پزشکان در طول آموزش و معالجه پزشکي بيماران به دست مي‌آورند را داشته باشند. در نتیجه با این تکنولوژی می‌توانند برای درمان بیماری‌های ناشناخته قدم موثرتری بردارند. |
| مراقبت ساده از اجزا ساخته شده | پرينترهاي سه بعدي پروتزهايي با هزينه‌هایی به مراتب کمی را چاپ مي‌کنند و مناسب بیمارانی خواهد بود که توانایی خريد پروتز را ندارند. در نتیجه با استفاده از این چاپگرها می‌توان به راحتی با هر هزینه‌ای هر بیماری را درمان کرد و تنها با استفاده از یک دستگاه در محل، تمام تجهيزاتي که پزشکان به آن نياز دارند را توليد کرد. |
| روشی مقرون به صرفه در مدت زمان کم | چاپ سه بعدي امکان چاپ تجهيزات پزشكی و آزمايشگاهی سه بعدي و چاپ قطعات پلاستیکی سه بعدي تجهيزات را فراهم کرده است. با داشتن یک پرینتر سه بعدی می‌توان هر اندازه که تجهیزات پزشکی نياز باشد را بدون صرف وقت و هزينه بالا توليد کرد و آن را به منطقه‌ای که نیازمند است ارسال کرد. |
| سفارشی سازی | ساختن پروتز به روش‌های سنتی فرایندی سخت و پر هزینه است. چرا که باید هر پروتز را برای هر بیماری شخصی‌سازی کرد. ولی پرینترهای سه بعدی در پزشکی این امکان را دارد که طرح‌ها، فرم‌ها، اندازه و رنگ پروتزهاي مختلف انتخاب شود و پروتزها با قيمتي پايين‌تر و به صورت گسترده‌تر و بیشتری در دسترس قرار گيرند. |
چه اندام‌هایی با استفاده از پرینترهای سه بعدی در پزشکی تولید شده‌اند؟
تا کنون اندام‌های حیاتی بسیار گوناگونی توسط این چاپگرها تولید شده‌اند که برخی از آنها به دليل عدم كارگيری نمونه‌هاي توليد شده در محيط واقعي، شکست خورده‌اند. در ادامه برخی از اندام‌هایی که تولید موفق داشته‌اند و رایج هستند را معرفی خواهیم کرد:
| قلب مصنوعی | اولین قلب مصنوعی انسان در سال 2018 با چاپگر سه‌بعدي و به وسیله رگ و پي انساني شبيه‌‌سازي شد. این قلب به گونه‌ای است که قابليت‌هاي سلول‌هاي بنيادي انسان را دارد و سلول‌هاي بنيادي با ژل ترکيب شده‌اند تا به سلول‌هاي قلب يا درون رگي تبديل شوند. |
| کلیه | اولین کلیه‌ای که توسط پرینترهای سه بعدی در پزشکی اختراع شد این امکان را دارد که با استفاده از سلول‌هاي انساني، عملکردی مشابه کليه واقعي داشته باشد. افرادی که این کلیه‌ها را دریافت می‌کنند می‌توانند تا چندین ماه بدون هیچ مشکلی از آن استفاده کنند. |
| گوش | گوش‌های مصنوعی که با این روش تولید شده‌اند عملکرد و ظاهري مشابه گوش انسان دارد. براي ساخت اين گوش مصنوعي، يک تصوير سه بعدي ديجيتال از گوش تهيه و سپس آن را براي توليد قالب شکل گوش، به پرينتر سه بعدي انتقال می‌دهند. در مرحله بعد ژل ساخته شده سلول‌هاي زنده گوش گاو و کلاژن به داخل قالب تزريق می‌شوند و سپس روی سر بیمار نصب می‌شوند. این گوش مصنوعي مي‌تواند براي درمان بدشکلی گوش موسوم به ميکروتيای مادرزادي، بيماران مبتلا به سرطان يا تمامي افرادی که به دليل تصادف قسمتي از گوش خارجي خود را از دست داده‌اند، مورد استفاده قرار بگيرد. |
| استخوان | با استفاده از این پرینترها می‌توان لايه‌هاي سلول، بافت را بر روي استخوان آسيب ديده ايجاد کرد و با عضلات و اعصاب موجود، آن را ترکیب کنند. هنگامی که اين ترکيب بر روي استخوان کشيده مي‌شود، يک نور فرابنفش آن را خشک کرده و جراح مي‌تواند لايه‌هاي سلول را توليد کند. اين سلول‌ها سپس تکثير شده و در نهايت به سلول‌هاي بافت عصب‌ها يا عضلات مي‌پيوندند و در بدن تبدیل به استخوان خواهند شد. |
| کبد | کبد مصنوعی با استفاده از سلول‌های خون انسان در محيط آزمايشگاهي و این چاپگرها می‌توانند بیشتر عملکردهاي معمول کبد مانند ذخيره ويتامين‌ها، توليد پروتئين‌های حياتي و ترشح صفرا را شبيه سازی کنند. اين روش با ترکيب تکنيک‌های زيست‌مهندسي از جمله برنامه‌‌ريزي مجدد سلولي و کشت سلول‌هاي بنيادي پرتوان با استفاده از چاپگرهاي زيستي سه بعدي انجام مي‌شود. |
| ايمپلنت‌های سفارشی | هزاران قطعه چاپ سه بعدي شده جايگزين براي قطعات استخواني بدن: زانو، کمر، مچ پا، قسمت‌هايي از ستون فقرات و جمجمه ایجاد و استفاده می‌شود. |
| چشم بیونیک | این چشم ساخته شده مجموعه ای از فوتودکتورهای نیمه هادی که از پلیمر ساخته شده و روی یک نیمکره شیشه ای چاپ شده است. در برخی موارد هم از این چاپگرها با استفاده از سلول‌های بنیادی برای چاپ سه بعدی قرنیه انسان نیز انجام گرفته شده است. |
| دندان ضد باکتری | این دندان‌ها قابلیت از بین بردن باکتری‌ها را دارند. مواد به کار رفته شده در این دندان‌ها از رزین‌های مصنوعی معمولی با یون‌های آمونیوم کواترنر با بار مثبت ساخته شده است. زمانی که این ماده با غشای باکتری با بار منفی روبرو می‌شود، تمامی میکروب‌ها را از بین می‌برد. |
| پوست | نوعی از پرینترهای سه بعدی در پزشکی وجود دارد که برای پوشاندن و بهبود زخم‌های عمیق ورق‌های باریک از بافت پوست ایجاد می‌کند و این امکان را دارد که دوران نقاهت و مراقبت از سوختگی را متحول کند. |
| تخمدان | با استفاده از چاپگر سه بعدی پزشکی محققان تخمدان‌های بیوپروستیک در موش‌های استریل شده که امکان تخمک‌گذاری داشتند کاشته شد که با موفقیت زیادی رو به رو بوده است. این تخمدان‌ها از ژلاتین و یک هیدروژل بیولوژیکی حاصل از کلاژن ساخته شده است. |
جمع‌بندی
در این مقاله خیلی کامل در مورد نقش مهم چاپ سه بعدی در پزشکی گفتیم و برخی از مهم‌ترین دستاوردهایی که توسط محققان حاصل شده‌اند را با هم بررسی کردیم. پیشرفت‌های سریع محققان و مهندسان زیست پزشکی طی چند سال اخیر و ساخت تمام اجزای بدن و همین‌طور ساخت ابزار‌های پزشکی به پدیده‌ای غیرقابل تصور و باورنکردنی اما واقعی تبدیل شده است.
شما هم می‌توانید برای خرید پرینترهای سه بعدی در پزشکی با مجموعه ژئومارس و با کارشناسان ما در تماس باشید تا راهنمایی‌های بیشتر و تخصصی‌تری را در این مورد به شما ارائه دهند.
سوالات متداول
چاپ سه بعدی در صنعت پزشکی باعث سرعت بخشیدن به این صنعت و همچنین مراقبت‌های بهداشتی است و روز به روز این تکنولوژی بیشتر شکوفا خواهد شد. به صورتی که در آینده‌ای نه چندان دور، تمامی اجزای بدن انسان به طور کامل توسط پرینترهای سه بعدی چاپ خواهد شد.
نرم افزارهای مدرن پرینترهای سه بعدی این امکان را دارند که تصاویر MRI و سی‌تی اسکن بیماران را در کوتاه‌ترین زمان ممکن و با دقت بالا به مدل‌های کامل تبدیل کنند و بعد از آن پزشکان توسط چاپ سه بعدی از آنها استفاده کنند.
کاربرد کلی این دستگاه‌ها را می‌توان در چهار دسته‌بندی راهنمای جراحی، ارتوپدی، پرینت بافت‌های زنده و پرینت مدل‌های آموزشی قرار داد.
