В апреле 2014 года близнецы Мата родились в неопределенном будущем. Сестры были связаны от груди к тазу несколькими общими органами, и было желательно разделить их. Столкнувшись с одним из самых сложных разделений для близнецов, их хирурги в детской больнице Техаса в Хьюстоне, США, обратились за помощью к неожиданному новичку: 3D-принтеру.
Девочки впервые прошли серию компьютерных томографических сканирований. Эти данные были использованы для распечатки цветных 3D-моделей органов и скелетов девушек в изысканных деталях. Эти модели позволили спланировать разделительную операцию и широко практиковать. В 10 месяцев девочки были разделены на 18 часов на 26-часовую операцию. «Это первый раз, когда операция по разделению для близнецов с этой конкретной конфигурацией была успешной», сказал один из их хирургов в то время. Наряду с хирургами, 3D печать была провозглашена героем.
И не только для парного разделения, что 3D-печать зарекомендовала себя в операционной в последние годы. В настоящее время практикуются и другие виды сложных операций, в том числе полная пересадка лица и операции на позвоночнике, мозге и сердце. 3D-печать также все чаще используется для производства недорогих имплантатов по индивидуальному заказу, включая челюсти, куски черепов и бедра.
На сегодняшний день, однако, наиболее широко используемым в здравоохранении использованием 3D-печати является производство слуховых аппаратов. Сканируется силиконовое впечатление от уха пользователя, и данные используются для распечатки персонализированных цифровых приспособлений, которые подходят к уху, или мягких ушных вкладышей для устройств за ухом. Когда-то трудоемкий процесс был автоматизирован и производит аккуратные наушники, которые одновременно удобны и предотвращают утечку звука.
Производство наркотиков
3D-печать также начинает делать себе имя в медицине. В то время как трудно предвидеть оптовую замену текущих процессов производства планшетов, ожидается, что 3D-печать найдет свое место в определенных нишевых лекарствах и в персонализированных планшетах.
В 2015 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США утвердило первый (и в настоящее время единственный) планшет с 3D-печатью. Spritam - это переформулировка антиэпилептического припадка леветирацетама, разработанного Aprecia Pharmaceuticals, базирующейся в Цинциннати, США. Spritam имеет слоистую, высокопористую структуру, которая быстро всасывает жидкость и разрушается, образуя суспензию. Его уникальная структура не может быть достигнута с использованием традиционных методов производства.
«Используя 3D-печать, мы создаем эту решетчатую структуру, которая, когда она касается глотка воды, рассеивается во рту в течение нескольких секунд», - объясняет Тим Трейси, исполнительный директор Aprecia. Это может быть полезно для детей, пожилых людей и других пациентов, которые могут бороться с глотанием таблеток. Это также позволяет включать очень большие дозы леветирацетама в одну маленькую таблетку. «Мы можем добавить более грамма API [активного фармацевтического ингредиента] в лекарственную форму, и дисперсия во рту практически идентична, независимо от сильных сторон», объясняет Трейси.
Aprecia использует запатентованную технологию порошковой подложки и струйной 3D-печати, известную как ZipDose. Во-первых, слой порошка, который содержит лекарство, укладывается вдоль чего-то похожего на конвейерную ленту. Затем он проходит под струйной печатающей головкой, которая печатает связующую жидкость в определенных местах вдоль порошкового листа, связывая порошковый слой вместе в этих местах. «Затем мы укладываем второй слой порошка и снова печатаем в тех же местах», - говорит Трейси. «Мы печатаем слой за слоем, от 30 до 40 раз, в зависимости от размера планшета, который мы пытаемся изготовить».
«Мы можем печатать десятки тысяч планшетов в день на одном принтере», - объясняет Трейси. Это контрастирует с преобладающим представлением о том, что печать в 3D всегда будет медленной. Aprecia разработала 3D-печать для массового производства, используя принтеры «размером с комнату», а не с более привычным размером рабочего стола.
Препараты для 3D-печати обладают потенциалом помимо таблеток с высокими дозами, которые могут мгновенно растворяться. В декабре 2017 года Aprecia и Cycle Pharmaceuticals из Кембриджа в Великобритании объявили о партнерстве по разработке и коммерциализации 3D-печатных таблеток для лечения редких (редких) заболеваний с использованием этой технологии ZipDose.
Для так называемых препаратов для лечения редких заболеваний особая привлекательность 3D-печати особенно привлекательна. Вместо того, чтобы в настоящее время фармацевтическим компаниям необходимо поддерживать дорогостоящую специализированную инфраструктуру для производства лекарств, в которых продается небольшое количество, теоретически возможно напечатать множество различных типов таблеток, просто заменив порошок, используемый в процессе апреции ZipDose, или даже просто замена «чернильных картриджей» в имеющихся в продаже 3D-принтерах.
Мы можем печатать десятки тысяч таблеток в день на одном принтере
Эта концепция смены чернильных картриджей также дает возможность децентрализовать производство планшетов при определенных обстоятельствах. «Вы можете представить себе ситуацию, когда принтер производит лекарства для пациентов на местном уровне, возможно, в больнице или даже в аптеке», - объясняет Клайв Робертс из фармацевтической школы при Университете Ноттингема в Великобритании.
Это также открывает возможность использования 3D-печати в персонализированной медицине - для производства планшета, предназначенного для удовлетворения потребностей одного пациента. «Вы можете изменить загрузку лекарственного средства, комбинацию лекарств и профиль высвобождения препарата для индивидуального индивидуального выбора пациента, другими словами, персонализации, без каких-либо дополнительных затрат», - говорит Робертс.
Одобрение Spritam широко рассматривается как начало революции 3D-печати в производстве лекарств. «Более десятка фармацевтических производителей формально или неформально связывались с Центром оценки и исследования лекарственных средств FDA по вопросам использования 3D-печати для производства лекарств», - заявил представитель FDA Джереми Кан.
Много таблеток в одном
Лаборатория Робертса использует 3D-принтеры для производства полипропиленовых таблеток. Идея об одной таблетке, содержащей несколько лекарств, была известна уже давно, в качестве средства для сокращения количества разных таблеток, которые пациент с комплексными медицинскими потребностями должен помнить. Но проблемы совместимости с наркотиками и проблемы с наркотиками, которые часто нужно выпускать в разные сроки, когда внутри пищеварительной системы препятствуют их развитию. 3D-печать помогает решить эти проблемы, позволяя разделить несколько препаратов в одной таблетке. В 2015 году Робертс продемонстрировал две полипропиленовые таблетки: одну, содержащую три лекарства, которые все высвобождались с разной скоростью, и вторую, содержащую пять лекарств, две из которых были разделены на части для немедленного высвобождения и три в отдельных отсеках для замедленного высвобождения. Никаких взаимодействий между различными лекарственными средствами не наблюдалось ни в одном полипилле.
Совсем недавно лаборатория Робертса изучала, как изменение геометрии планшета с 3D-печатью изменяет скорость высвобождения содержащихся в ней лекарств. «3D-печать позволяет изменить распределение препарата в одной таблетке. Вы можете поместить большую концентрацию лекарственного средства в центр, уменьшить концентрацию при выходе градиента, и тогда он изменит профиль высвобождения », - объясняет он. «3D-печать дает вам возможность думать о вещах, которых вы не смогли бы достичь с помощью стандартного производства».
3D печать позволяет изменить распределение препарата в одной таблетке
Для этого и их работы с полипами лаборатория Робертса использует коммерчески доступные 3D-принтеры с API-интерфейсами (и другими компонентами, составляющими лекарства), содержащимися либо в чернилах для струйной печати, либо в пасте для экструзии. «С помощью 3D-печати методом экструзии пасты, представьте, что вы намазываете торт и выжимаете пасту, которая после печати быстро образует твердое вещество», - говорит он. Эта концепция звучит проще, чем на практике, и большая часть исследовательской работы в его лаборатории направлена на разработку паст и составов чернил, которые обеспечивают необходимый точный контроль над структурой печатных таблеток.
Главные уличные принтеры
Тип 3D-принтера, с которым большинство людей знакомо, - это FDM (моделирование с наплавкой), когда термопластичная проволока на катушке подается в принтер, плавится и распечатывается в полурасплавленном состоянии. После печати пластик быстро затвердевает. Эти принтеры используются любителями для изготовления формочек для печенья, дверных стопоров и тому подобного. Кроме того, они все чаще находят дома в лабораториях, чтобы делать небольшие простые пластмассовые изделия, такие как зажимы Keck и воронки, из общедоступных проектов. Химики также начинают разветвляться в более сложные пластиковые, керамические или металлические конструкции (см. Мир химии , март 2018 г., стр. 34). Некоторые исследователи, в том числе Стивен Хилтон из Лондонской фармацевтической школы при Университетском колледже в Великобритании, изучают использование 3D-принтеров FDM для производства лекарств.
«В термопластах уже есть органические соединения - цвета», - объясняет он. «Медицинская печать похожа тем, что цветное соединение может быть заменено лекарственным средством для изготовления содержащего лекарство пластика». Он встраивает лекарство в пластик, используя процесс, называемый экструзией горячего расплава (признанная технология смешивания молекул лекарственного средства с полимерами под механическим давлением). Полученная нить загружается в печатающую головку FDM и печатается. Команда Hilton в настоящее время изучает, как сделать эту нить менее хрупкой.
Существуют сложные, но присущие им проблемы с использованием принтеров FDM для составов лекарств, в том числе их низкая скорость и проблемы с термическим разложением печатаемых лекарств. «Мы склонны печатать при температуре около 100ºC», - объясняет Хилтон. «Некоторые противоопухолевые препараты действуют очень хорошо, в то время как при этой температуре антибиотики имеют тенденцию очень быстро разлагаться». Он добавляет, что для термически нестабильных лекарств и более быстрого производства может быть более подходящим другой тип 3D-принтера для крупных улиц: стереолитография или SLA. Этот метод также предлагает печать с более высоким разрешением во всех измерениях, чем их аналоги FDM. Лаборатория Hilton также исследует потенциал этого типа принтеров для печати планшетов.
Для печати SLA лекарство помещают в жидкую смолу, состоящую из мономеров на основе акрилата и фотоинициатора. Смолу заливают в прозрачный неглубокий лоток и загружают в принтер. Под подносом сидит лазер и зеркало. Когда лазер попадает на смолу, он запускает полимеризацию до твердого полимера только в этом точном месте. «Лазер отслеживает путь в жидкости и распечатывает [твердую таблетку] слой за слоем», - говорит Хилтон. По мере продвижения печати твердая таблетка поднимается из поддона с жидкой смолой. После завершения избыток смолы сливается для повторного использования. Затем таблетку помещают под УФ-лампы для полимеризации любых оставшихся мономеров. Токсичность - общая проблема с акрилатными смолами, объясняет Хилтон. «Мы должны изменить их довольно сильно, чтобы сделать их биосовместимыми». Опять же, разработка смолы - большая часть работы Hilton.
Как и Робертс, Хилтон также рассматривает препараты для замедленного высвобождения в 3D-печати, но использует другой подход. Он разрабатывает таблетки, которые физически изменяют форму, быстро расширяясь при контакте с кислотой в желудке. «Когда вы проглатываете таблетку, она попадает в желудок, наружная капсула растворяется, высвобождая лекарственное устройство внутри, которое затем увеличивается примерно до размера шарика для пинг-понга [40 мм]», - говорит он. Затем таблетка удерживается в желудке, потому что она слишком велика, чтобы пройти через нее. «Это открытая структура, которая медленно разрушается и выпускает препарат в течение семи дней».
«Для наших планшетов необходима 3D-печать; они не могут быть изготовлены обычными методами производства », - добавляет он. Смолы, используемые для этой цели, были разработаны в лаборатории Хилтон. «Устройство изгибается и сжимается для упаковки в планшет, а затем раскрывается в гораздо большую структуру», - объясняет он. «Это биосовместимый материал, который также является гибким и эффективно обладает памятью формы». Концепция печати трехмерных объектов, которые затем изменяют свою форму, известна как 4D печать.
3D биопечать
3D-печать также делает успехи в фармацевтической промышленности как способ производства трехмерных групп ячеек для использования при высокопроизводительном скрининге. По сравнению с типичными двухмерными клеточными анализами трехмерные группы предлагают более реалистичную клеточную среду. Это потенциально позволяет легче идентифицировать эффективные соединения, но также позволяет выявить проблемы токсичности в конце игры намного раньше в процессе разработки лекарственного средства.
Возможно, 3D-биопечать может ускорить открытие лекарств. «Это может позволить нам гораздо быстрее перейти к этой погоне», - объясняет Прасад Шастри из института макромолекулярной химии при Фрайбургском университете в Германии. «Фармацевтическая отрасль уже очень старается внедрить 3D-биопечать в свой процесс открытия», - говорит он.
Как и в случае с печатными составами лекарственных препаратов, существует ряд различных типов 3D-биопринтеров, и лаборатория Шастри специализируется на экструзионных принтерах. Его интерес заключается в разработке пасты, биоинк. «Готовые продукты очень некачественные», - говорит он, предоставляя слабый пространственный контроль над печатными группами ячеек. Если вы не можете последовательно печатать одну и ту же группу ячеек 3D каждый раз, воспроизводимость результатов скрининга, полученных с их использованием, является проблемой, объясняет Шастри. «Ключевым моментом успеха такой области является то, что информация, которую люди могут генерировать, воспроизводима».
Разработка bioink имеет дополнительные сложности по сравнению со стандартными чернилами для 3D-печати; необходимость диспергирования клеток в увлажненной среде. «Гидрогели являются единственным материалом, отвечающим этим ключевым критериям», - говорит он. «[Развитие Bioink] - это одно из направлений, где в ближайшие несколько лет будет много инноваций. Если этого нововведения не произойдет, 3D-биопечать будет стагнировать ».
Если вы верите в ажиотаж, 3D-печать призвана изменить все аспекты нашей жизни дома, в больницах и в наших лабораториях. Промышленные и академические ученые в настоящее время изо всех сил пытаются разработать жизнеспособные инструменты торговли, чтобы обеспечить ее постоянную экспансию на фармацевтическую арену, но только время покажет, сможет ли 3D-печать реализовать свой разрушительный технологический потенциал здесь.
Нина Нотман - научный писатель из Солсбери, Великобритания
Похожие
Обзор настольной игры пт «Животный мир»... ds/2019/11/ru-obzor-nastolnoj-igry-pt-zivotnyj-mir-1.jpg" alt="Человек может быть доминирующим видом на Земле, но в этом мире все еще живут миллионы других людей"> Человек может быть доминирующим видом на Земле, но в этом мире все еще живут миллионы других людей. Многие из них еще не были обнаружены, другие встречаются ежедневно, в то время как части были услышаны, но кто бы помнил, где на самом деле живет животное и насколько оно велико? Однако ХИ Конгресс педиатров Украины «Актуальные проблемы педиатрии»: главные вопросы развития отрасли
Резюме. 7-9 октября 2015 в помещении Украинского дома (Киев) прошел ХИ Конгресс педиатров Украины «Актуальные проблемы педиатрии» (далее - Конгресс). В мероприятии приняли участие ведущие отечественные и иностранные специалисты педиатрического направления медицины. Организаторами мероприятия выступили Министерство охраны здоровья (МОЗ) Украины, Национальная академия медицинских наук (АМН) Украины, Ассоциация педиатров Украины, ГУ «Институт педиатрии, акушерства и гинекологии НАМН Украины» Хирургия катаракты в Чехии и Словакии
Новый взгляд на мир. Мировое качество по хорошей цене! Хотя диагностика катаракты не является хорошей новостью для пациента, нет причин для беспокойства. Современная медицина легко справится с катарактой - операция за несколько минут от акации восстановит зрение со времен молодости. В офтальмологической клинике NeoVize мы предоставляем услуги мирового уровня. Кроме того, благодаря специальной финансовой программе, пациент Приложение Stop & Shop | 2019 карьера, требования к работе и собеседование
... одном месте Приложение спросит, хотите ли вы, чтобы ваше приложение было отправлено в другие магазины в этом районе, если в магазине, к которому вы обращаетесь, нет открытых позиций. Это полезно для вас, чтобы сказать «да» на это, поскольку вы будете рассмотрены для получения дополнительных возможностей. Ограничение себя одним магазином означает, что если в данный момент ничего не открыто, ваша заявка будет подана. Потратьте дополнительное время на оценку Вакцинировать или не вакцинировать, или почему бы мне не вакцинировать моего ребенка?
... вых серьезных решений, которое следует принять еще до рождения ребенка, будет не приговор по его имени, а: вакцинировать или не вакцинировать"> Одним из первых серьезных решений, которое следует принять еще до рождения ребенка, будет не приговор по его имени, а: вакцинировать или не вакцинировать? Это особенно верно в первый день жизни, когда сразу после необычайно больших усилий по рождению ребенка (это самая большая физическая нагрузка на организм за всю его жизнь) новорожденный
Комментарии
Но что, если семья проводит много времени в ванной, что порождает много конфликтов?Но что, если семья проводит много времени в ванной, что порождает много конфликтов? Тогда очень задумайтесь о развитии места для дополнительного туалета. Это ... было бы лучше! :) Все аргументы забываются, когда мы представляем мирные утра и те расслабляющие вечера, когда вы можете лечь в ванну, наполненную ароматной пеной. Что вы должны рассмотреть? Прежде всего, обустройство двух санитарных Как выглядит мир диких зверей?
Как выглядит мир диких зверей? фауна не содержит слишком разнообразную группу элементов, но они имеют солидный и большой размер (кроме жетонов), что также позволяет играть с маленькими детьми, которые едва научились читать. Большая коробка компенсирует цену игры, а веселые звуки, издаваемые участниками во время игры, делают ее еще больше. Жаль, однако, что в качестве дополнения не было создано ни одной Какие задачи ставит современный мир перед одеждой?
Какие задачи ставит современный мир перед одеждой? Современная одежда поддерживает функции нашего организма. До сих пор активная одежда была в основном связана со спортивной одеждой . Однако следует помнить, что это отличное решение для всех. Одним из ее видов является термоактивная одежда , основной задачей которой является перенос влаги с поверхности кожи наружу. Из-за того, что кожа остается сухой, тело не остывает. Следует помнить, Почему так много пар должны ждать месяцы или годы для зачатия?
Почему так много пар должны ждать месяцы или годы для зачатия? Причины могут быть разными, в том числе синдром поликистозных яичников, нарушение гормонального баланса, эндометриоз, миомы матки, курение, злоупотребление алкоголем, прием определенных лекарств, избыточный вес. Исследователи в Австралии показали, что высокий избыточный вес вызывает изменения в яичниках , которые вредны для яйцеклеток, что затрудняет беременность женщины, даже если она молодая и имеет регулярные месячные Наверное, много, правда?
Наверное, много, правда? Да, мы все делаем. Однако вопрос в том, любите ли вы свой iPhone в той степени, в которой он используется для мастурбации? Возможно нет. Но мы знаем кого-то, кто знает. Криста Макхарден сделала из своего iPhone вибратор, используя несколько приложений, и это так же безумно, как кажется! Но опять же, отчаянные времена требуют отчаянных мер. Когда Криста впервые узнала о вибрирующих приложениях, Если бы вакцинация была такой же безопасной, как это принято считать, заплатил бы кто-нибудь так много?
Если бы вакцинация была такой же безопасной, как это принято считать, заплатил бы кто-нибудь так много? В Польше в этом отношении еще хуже - такого фонда нет. Вы даже не знаете, как бороться с такими проблемами. НОПы в нашей стране отрицаются, их официально не существует, а вакцины безопасны. Я бы больше боялся риска осложнений после вакцинации, чем риска заражения Я не боюсь краткосрочных детских болезней, таких как краснуха или оспа. Многие люди прошли эти
Многие из них еще не были обнаружены, другие встречаются ежедневно, в то время как части были услышаны, но кто бы помнил, где на самом деле живет животное и насколько оно велико?
Но что, если семья проводит много времени в ванной, что порождает много конфликтов?
Что вы должны рассмотреть?
Как выглядит мир диких зверей?
Какие задачи ставит современный мир перед одеждой?
Почему так много пар должны ждать месяцы или годы для зачатия?
Наверное, много, правда?
Однако вопрос в том, любите ли вы свой iPhone в той степени, в которой он используется для мастурбации?
Если бы вакцинация была такой же безопасной, как это принято считать, заплатил бы кто-нибудь так много?