A impressão 3D ainda é um método de fabrico relativamente novo e já se diversificou enormemente em termos de métodos de impressão, materiais e possibilidades de design, encontrando aplicações de nicho numa série de campos, incluindo cuidados de saúde e ciências da vida.

A impressão 3D está tendo um impacto transformador na forma como a cirurgia e a odontologia são realizadas, e como as próteses e os implantes são projetados, permitindo a criação de itens personalizados e personalizados, adequados ao paciente ou à tarefa específica em questão.

Este artigo explorará as amplas aplicações da impressão 3D na área da saúde, desde a criação de ferramentas cirúrgicas até a facilitação de transplantes de órgãos.

Breve história da tecnologia de impressão 3D

A impressão 3D normalmente se refere a um processo de fabricação aditiva, ou seja, aquele em que o material é adicionado em camadas ou estágios sucessivos, em vez de ser removido do material a granel (subtrativo) ou moldado diretamente na forma, como acontece com materiais como plásticos termoendurecíveis.

Uma das primeiras formas de impressão 3D foi a estereolitografia, agora mais comumente chamada de impressão em resina, na qual um laser UV é direcionado no padrão desejado, camada por camada, para a resina fotopolímérica, endurecendo-a e transformando o líquido em um sólido. estrutura tridimensional.

A pesquisa sobre esta tecnologia continuou ao longo da década de 1970 e foi patenteada em 1984, e é amplamente utilizada para produzir peças personalizadas. O tipo de resina utilizada pode ser adaptado à finalidade; para biocompatibilidade em casos de implantes ou próteses biológicas, para resistência e rigidez quando necessário, e assim por diante.

O termo impressão 3D não foi cunhado até 1995, pelo professor Ely Sachs, do MIT, que trabalhou na modificação de impressoras a jato de tinta para extrusar uma solução de ligação em um leito de pó, conhecido como impressão 3D de fusão em leito de pó (da qual existem muitos tipos: seletiva sinterização a laser, sinterização direta a laser de metal, fusão por feixe de elétrons, etc.).

Este método de impressão evoluiu para muitos dos tipos talvez mais comumente usados ​​hoje, que empregam uma estrutura capaz de mover uma cabeça de extrusão em três dimensões acima de uma plataforma, como a impressão 3D de modelagem por deposição fundida (FDM).

Agora, existem mais de 18 métodos de impressão 3D, cada um com inúmeras modificações, permitindo a fabricação de produtos personalizados em uma ampla gama de materiais, com diferentes graus de facilidade e acessibilidade, qualidade e adequação para aplicações médicas.

Inovações em ferramentas e equipamentos cirúrgicos

A impressão 3D é cada vez mais empregada na criação de auxiliares cirúrgicos, incluindo o design e produção de modelos de treinamento precisos, instrumentos especializados e andaimes que auxiliam na implantação ou reparo de tecidos.

Uma das principais vantagens das tecnologias de impressão 3D é que podem ser feitas alterações iterativas em ferramentas recém-projetadas com base no feedback imediato de cirurgiões e outros profissionais médicos; mudanças de design podem ser implementadas in silico e um novo dispositivo impresso durante a noite.

A facilidade de produção de modelos de treinamento específicos do paciente pode ser potencialmente revolucionária em termos da forma como a cirurgia é realizada, já que os detalhes altamente particulares dos órgãos internos de um paciente, conforme verificados a partir de várias tecnologias de digitalização, podem ser reproduzidos detalhadamente.

Isso deixa menos surpresas para os cirurgiões durante a cirurgia e ajudaria enormemente na preparação para cirurgias mais complexas.

Próteses e implantes personalizados

Alguns dos principais problemas com as próteses comuns produzidas em massa envolvem o abandono; o usuário deixa de usar a prótese porque é desconfortável, estranho ou esteticamente desagradável.

As próteses biônicas, que são capazes de coordenar o movimento robótico por meio de contrações musculares, devem, em particular, ser posicionadas e fixadas com cuidado, a fim de manter sua função e usabilidade confortável.

O dimensionamento personalizado possível usando tecnologias de impressão 3D permite que próteses muito mais confortáveis ​​sejam fabricadas a partir de componentes biocompatíveis, potencialmente em designs mais complexos e com menor massa do que as próteses tradicionais.

Em 2014, foi realizada uma conferência no Hospital Johns Hopkins intitulada: Protetistas encontram impressoras 3D, na qual especialistas médicos e de impressão 3D se reuniram para discutir o estado e o futuro da impressão 3D de próteses.

Uma ampla gama de esforços colaborativos está atualmente em andamento com o objetivo de utilizar a impressão 3D em próteses. Por exemplo, os dispositivos protéticos estão disponíveis gratuitamente para download e impressão em casa em vários sites dedicados, enquanto surgiram muitas empresas dedicadas à produção de dispositivos protéticos para mercados específicos.

Por exemplo, a Openbionics é uma empresa sediada no Reino Unido que imprime próteses personalizadas, com designs de super-heróis destinados a crianças, com acessórios especializados para músicos, e assim por diante.

Avanços em órgãos impressos em 3D

Vários biomateriais podem ser estabelecidos em um método de fabricação aditiva, como a impressão 3D, para produzir estruturas implantáveis, tecidos e até mesmo órgãos totalmente novos.

Biotintas contendo células vivas são depositadas camada por camada para imprimir o órgão, normalmente empregando uma estrutura e/ou polímeros naturais dentro da biotinta, que endurecem e mantêm as células no lugar; polímeros de hidrogel tais como fibrina, gelatina, alginatos, quitosana e ácidos hialurônicos são tipicamente empregados. Órgãos impressos em 3D como este contêm células cultivadas do paciente e, portanto, são muito mais biocompatíveis do que um órgão doado.

Existem vários tipos de impressão 3D de órgãos e a tecnologia ainda está em seus primórdios. Um dos métodos mais antigos e mais amplamente empregados é conhecido como semeadura celular, em que uma estrutura de suporte é impressa em 3D a partir de materiais biocompatíveis e depois semeada com células que se propagarão para preencher a estrutura, potencialmente in situ , a fim de auxiliar na cicatrização de feridas.

Quando os órgãos personalizados são impressos em 3D, eles podem ser fabricados para melhor se adequarem ao paciente, não apenas em termos de biocompatibilidade, mas também em termos de forma e tamanho; por exemplo, ajustando o tamanho das válvulas cardíacas ao tamanho do paciente.

Artigo Retirado de News Medical.