ابزارهای این کار: ایجاد جریان اصلی فناوری چاپ سه بعدی

پس از اینکه به محققان مرکز تولید افزودنی در دانشگاه ناتینگهام کمک مالی 6 میلیون پوندی از EPSRC اعطا شد، ایان بولاند با ریکی وایلدمن، استاد مهندسی شیمی صحبت کرد تا تأثیراتی را که می‌تواند برای تولیدکنندگان تجهیزات پزشکی داشته باشد، بیابد.

این پروژه به خودی خود امکان توسعه یک جعبه ابزار را فراهم می کند که به عنوان یک دستورالعمل برای بهبود مسیر از تحقیق تا توسعه و پذیرش بالینی عمل می کند. شناسایی اینکه چگونه شرکت‌های فناوری پزشکی می‌توانند دستگاه‌های پزشکی شخصی‌سازی شده و متناسب را توسعه دهند.

وایلدمن با بیان اینکه این پروژه بر اساس نیازهای صنعت پیش می‌رود و اینکه چرا شرکت‌ها تولید مواد افزودنی را اتخاذ کرده‌اند یا در برخی موارد این کار را انجام نداده‌اند، شروع کرد.

یکی از چیزهایی که ما متوجه شدیم این است که تمایل زیادی برای چاپ سه بعدی وجود دارد، اما تنگناهایی وجود دارد، برخی مشکلات واقعی در جذب وجود دارد. یکی از مشکلات عمده در مورد آن، در دسترس بودن مواد است.»

اگرچه نیاز به دستگاه‌های پزشکی شخصی‌سازی‌شده، متناسب و مؤثر وجود دارد، مواد در دسترس نبوده‌اند، توسعه محصول، همراه با مسیر رسیدن به بازار، می‌تواند طولانی باشد.

مرکز تولید افزودنی، یک گروه تحقیقاتی چند رشته‌ای در دانشگاه ناتینگهام، احساس می‌کند که می‌تواند این مشکل را با جعبه ابزار خود برطرف کند و به باز کردن گلوگاهی که مانع از آوردن مهندسی نوآورانه جدید به NHS می‌شود، کمک می‌کند.

از جمله تسلیحات این جعبه ابزار، توانایی آن در ارائه مشاوره به تولیدکنندگان در مورد موادی است که می توان برای دستگاه های خاص استفاده کرد، یا اینکه چه موادی در دسترس هستند که می توانند پرینت سه بعدی شوند.

در ساده‌ترین عبارت، به آنها دستوری می‌دهیم که می‌گوید: «در اینجا موادی هستند که می‌خواهید استفاده کنید و در اینجا روشی برای کنار هم قرار دادن آنها است».

ما تحت تأثیر این ایده هستیم که می توان از چاپ سه بعدی برای ساخت این دستگاه های شخصی سازی شده استفاده کرد. برای کسانی که به تولید سنتی عادت کرده اند بسیار دشوار است که بتوانند به چاپ سه بعدی بپرند.»

در مجموع، این یک راهنمای چاپ سه بعدی برای کسانی است که با آن آشنایی ندارند. نمونه های زیادی از نحوه استفاده از آن در بخش پزشکی وجود دارد، خواه برای پوشش دستگاه ها، پروتزها، یا در واقع توسعه اندام های ساختگی جدید که می توانند در این زمینه در صورت آموزش پزشکی مانند آموزش جراحی لاپاراسکوپی مورد استفاده قرار گیرند.

در حالی که پرینت سه بعدی نقش بسیار مهمی در توسعه این محصولات پزشکی و بسته بندی آن ایفا می کند، وایلدمن تاکید می کند که احتمالاً این فرآیند هنوز پتانسیل خود را در فناوری پزشکی و در بخش داروسازی خود محقق نکرده است.

ما تصور می‌کنیم دستگاه‌هایی هستند که دارای عملکردهای دیگری هستند که شاید بتوانیم عملکرد زیستی داشته باشیم، یا عملکردی غیر از ساختاری داشته باشیم، مانند بسته‌بندی یا پروتز. ما برای شروع سه محصول را در این پروژه تصور کرده‌ایم، حداقل برای اینکه بتوانید این جعبه ابزار را هدایت کنید، زیرا باید هدف خود را از ساخت این نوع محصولات تغییردهنده بازی در نظر بگیرید تا واقعاً آن جعبه ابزار را بسازید. قادر به دستیابی است.»

کمک مالی 6 میلیون پوندی به محققان کمک می کند تا بستری ایجاد کنند که صنعت بتواند براساس تقاضا، مواد و فرآیندهای مورد نیاز برای فناوری و دستگاه های پزشکی پرینت سه بعدی را ارائه دهد. تولید افزودنی به ایجاد محصولات بسیار کاربردی و هوشمند برای (بیو)داروسازی، سلول درمانی/پزشکی احیاکننده، کاتالیز (زیستی) و موارد دیگر کمک خواهد کرد، که تا به حال ایجاد آنها با استفاده از تولید سنتی غیرممکن بوده است.

هدف، یک جعبه ابزار دستورالعمل است که تشخیص می‌دهد چگونه فناوری پزشکی می‌تواند دستگاه‌های پزشکی شخصی‌شده و متناسب را توسعه دهد. برای مشاهده جذب گسترده در بیمارستان‌ها، داروخانه‌ها و NHS گسترده‌تر، تولید محصولات تعبیه‌شده با قابلیت‌های پیشرفته نیاز به توانایی سریع، قابل پیش‌بینی و قابل اطمینان عملکرد «شماره‌گیری» دارند تا نیازهای خاص بخش و عملکردهای پیشرفته خاص را برآورده کنند. محققان امیدوارند این جعبه ابزار فناوری جدیدی مانند اندام مصنوعی، «قرص‌های هوشمند» و چسب‌های روده را به ارمغان بیاورد که می‌تواند بافت‌های آسیب‌دیده در اثر بیماری‌های مزمن را بازسازی کند.

وایلدمن ادامه داد: «یک مشکل واقعی در تلاش برای تحویل داروهای پیچیده به بیماران این است که شما قرص دارید، باید تزریق یا بارهای واقعاً بالایی از پپتیدها داشته باشید و غیره. اول از همه، ما یک قرص سفارشی را تصور می کنیم که می تواند به وارد کردن یک بیولوژیک به افراد کمک کند. آنچه ما تصور می کنیم این است که تصور کنید به جای تزریق واکسن، باید در صف یک پزشک عمومی محلی قرار بگیرید و در عوض آنها را بسته بندی کرده و به عنوان قرص ارسال کنید. حالا، در همه‌گیری چقدر راحت‌تر بود؟»

این می تواند به این معنی باشد که لکه های روده می تواند در این مورد استفاده شود. وایلدمن همچنین به نمونه‌هایی از کسانی اشاره کرد که از بیماری‌های مزمن روده رنج می‌برند که در آن سلول‌های بنیادی می‌توانند جایگزین بافت شوند – و برای تکثیر آن به چاپ سه‌بعدی، همراه با برخی بخش‌های مهم شیمیایی برای بافت نیاز است.

“محصول سوم، یک راکتور کوچک است. وقتی دارو تولید می کنیم، باید خیلی خاص باشیم. تولید برخی داروها با ویژگی بالا بسیار دشوار است. در حال حاضر ما چیزی داریم که به گمانم شما آن را تخت‌های بسته سنتی با آنزیم‌هایی که بر روی مهره‌هایی که در آنجا قرار می‌گیرند قرار دارند، داریم. اما این یک فرآیند بسیار تصادفی است. شما یک استوانه پر از مهره ها را پر می کنید و واکنش ها را از بین می برید، و مجموعه ای از شرایط بسیار کنترل نشده را دریافت می کنید.

ما در حال پیش بینی این مینی راکتورهای بسیار کوچک هستیم. بسیار طراحی شده، بسیار خاص، و برای اینکه بتوان آن را شماره گیری کرد، دارو تولید کرد.”

بنابراین، چه چیزی باعث موفقیت پروژه می شود؟

«اگر بتوانیم به شرکای صنعتی خود نشان دهیم که این جعبه ابزار به تولید محصول کمک خواهد کرد، می‌توانیم آن را در جریان کار تولیدی آن‌ها به کار ببریم، که نشان‌دهنده موفقیت واقعی خواهد بود.

“من فکر می کنم منصفانه است که بگوییم همه شرکت های چاپ سه بعدی، همه فروشندگان چاپگرهای چاپ سه بعدی از ایده داشتن مواد و مواد بهتر در دسترس برای سیستم های خود هیجان زده هستند.”