Jak daleko jesteśmy od drukowania serc do przeszczepu?

Druk 3D narządów ludzkich nie jest dalekosiężną fikcją. Badania odpowiednich technologii nabrały tempa na całym świecie, szczególnie w Korei Południowej, gdzie środowisko akademickie, przemysł i rząd zwracają baczną uwagę na konwergencję medycyny,  inżynierii mechanicznej i komputerowej.

Firmą, która wyróżnia się na koreańskim rynku druku 3D jest T&R Biofab. Została ona założona w 2014 roku w oparciu o 15 lat badań na Uniwersytecie Nauki i Technologii w Pohang. Dyrektor generalny Yun Won-soo, wciąż obecny profesor inżynierii mechanicznej na uniwersytecie, podjął badania naukowe i założył T&R Biofab z siedzibą w Siheung i laboratorium badawczym w Pangyo w prowincji Gyeonggj.

 

Yun Wo-soo, CEO T&R Biofab

Patenty na druk narządów

Wszystkie wyroby medyczne drukowane technologią 3D wytwarzane są na podstawie modeli skanów CT i MRI 2D. Materiałem wykorzystywanym w bioprintingu jest biotusz, który składa się z żywych organizmów, za to do drukowania innych artykułów medycznych stosuje się biokompatybilny polikaprolakton (PCL) lub silikon.  

Przez pięć lat T&R Biofab opracowywali biotusz do skóry, kości i chrząstek. Obecnie organoidy z nadrukiem 3D mogą być stosowane w potencjalnych implantach ludzkich lub w laboratoriach zamiast badań na zwierzętach. T&R Biofab posiada w Korei co najmniej 83 patenty na bioprint 3D oraz 11 zatwierdzeń urządzeń medycznych wydanych przez Ministerstwo Bezpieczeństwa Żywności i Leków dla skafoldów ulegujących biodegradacji. Szacuje się, że 150 lekarzy w 110 szpitalach w Korei ma doświadczenie w stosowaniu skafoldów drukowanych przez firmę T&R Biofab.

Przeczytaj również: BIODRUK 3D WYSTRZELONY W KOSMOS – ROSYJSKA BIODRUKARKA 3D JUŻ NA POKŁADZIE ISS!

Jednym z patentów, z których Yun jest dumny, jest możliwość drukowania naczyń włosowatych dla modeli wątroby, których drobiazgowość strukturalna jest porównywalna z kilkoma pasmami ludzkich włosów i wymaga precyzyjnego pozycjonowania dwóch rodzajów komórek.

Badania T&R Biofab dotyczące przeszczepu mięśnia sercowego i chrząstek są nadal w fazie badań pilotażowych. Firma spodziewa się przystąpić do badań przedklinicznych w 2020r. i badań klinicznych w 2022 r.

„Trójwymiarowy biodruk żywych narządów i bezpośrednie przeszczepienie tego krytycznie chorym pacjentom jest czymś, co ostatecznie zostanie zrobione. Naszym celem jest wykonanie tego jako pierwsi na świecie” – powiedział Yun.

Oprogramowanie do medycznych wydruków 3D oparte na deep-learning

 
Obszar drukowania 3D, który ma obecnie wpływ na praktyki medyczne w Korei to drukowane w 3D modele narządów, na których lekarze mogą ćwiczyć i trenować przed trudnymi operacjami zagrażającymi życiu pacjenta.

Medical IP to firma, której model biznesowy opiera się na oprogramowaniu wykorzystującym sztuczną inteligencję, które niemal natychmiast zamienia skan CT i MRI 2D w modele do drukowania 3D.  Firma ta została wydzielona z projektu badawczego Seoul National University Hospital, w którym CEO Park Sang-joon jest profesorem.

 

CEO Medical IP Park Sang-joon

SOFTWARE OSZCZĘDZAJĄCY CZAS

Park jest inżynierem komputerowym, który opracował oprogramowanie wykorzystujące depp-learning, umożliwiające lepsze obrazowanie diagnostyczne za pomocą procesora graficznego Nvidii. Modelowanie naczyń w oprogramowaniu innych firm zajmuje pięć dni, natomiast oprogramowanie Medip firmy Medical IP może produkować modele dowolnych organów czasie rzeczywistym.

Oprogramowanie to umożliwia wydruk chociażby przezroczystej pary silikonowych płuc z odrobiną kolorowych komórek rakowych. Widząc wyraźnie cel, lekarze mogą zaplanować swój operacje i zdecydować, które części należy odciąć, aby zminimalizować powikłania. Dzięki temu znacznie prostsze okazuje się również wyjaśnienie operacji pacjentowi i uzyskanie jego zgody. Przekonwertowanie płaskich obrazów na postać 3D znacznie zwiększa precyzję leczenia.

>>> ZNACZĄCY KROK NAPRZÓD W BADANIACH PRZEDKLINICZNYCH TKANEK POCHODZĄCYCH Z BIODRUKU 3D

 

Modele medyczne wykonane przez firmę Medical IP  

„Odszyfrowanie skanów 3D narządu powoduje bóle głowy u chirurgów” – powiedział Park. „ W przeciwieństwie do tego, jak pacjenci wyobrażają sobie lub mają nadzieję, że lekarze są wszechwiedzący, radiologia diagnostyczna jest dziedziną wymagającą dalszej wiedzy specjalistycznej”.

Źródło: The Korea Herald