«Использование 3D-принтеров в медицине»

Филиал «Самарский медико-социальный колледж»

ГБПОУ «Самарский медицинский колледж им. Н. Ляпиной»

РЕФЕРАТ

«Использование 3D-принтеров в медицине» 

специальность: 31.02.01 Лечебное дело углубленной подготовки

Выполнил:

курс №2 группа № 000

Руководитель:

,

преподаватель

Самара, 2016

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………3

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ …………………………………………………………...5

ГЛАВА I. 3D-печать: что это такое?...................................………….6 

1.1  История создания 3D - принтеров…………………………….……..6

ГЛАВА II. 3D –принтеры - прорыв в медицине ………………...14

       2.1  Применение 3D - печати в стоматологии…………………………..14

       2.2  Распечатанные части тела…………………………………………..17

       2.3  Ринопластика  на 3D - принтере …………………………………...19

       2.4  3D-печать и глазное протезирование………………………………20

Глава III. Будущее 3D - печати в России и за рубежом…..22

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………..32

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.....................................33

ВВЕДЕНИЕ

Только человек, с его знаниями об окружающем мире, с его стремлением к улучшению своей жизни может этот мир менять.

Сейчас сложно кого-то удивить принтером. Это устройство вывода информации на бумагу есть практически у каждого владельца компьютера. Но технологии непрерывно развиваются и совершенствуются, и сегодня мы все чаще и чаще слышим о так называемой 3D-печати.

Что такое 3D-печать? Традиционно под этим термином понимают послойное изготовление некоего объекта, которое основано на его виртуальной (компьютерной) трехмерной модели.

Уже сегодня можно сказать что, технология 3D-печати в будущем окажет сильное влияние на многие, если не на все сферы человеческой жизни, поскольку с ее помощью можно будет очень быстро и точно изготовить практически любой предмет, начиная от детской игрушки и заканчивая настоящим оружием.

Еще совсем недавно процесс создания прототипа любого изделия был невероятно длительным — до нескольких недель, а то и месяцев, но прогресс никто не отменял, и сегодня технология быстрого прототипирования, или 3D-печати, позволяет в кратчайшие сроки создать образцы практически любых объектов. Такое понятие, как цифровой прототип, полученный путем проектирования 3D-модели в различных СAD-системах, сейчас уже мало кого удивляет.

В сегодняшнем мире жесткой конкуренции основным направлением совершенствования любого производства является модернизация известных и создание новых технологических процессов. Огромную роль в совершенствовании технологического процесса изготовления деталей играют компьютерные и инновационные технологии, которые позволяют произвести корректировку технологии для создания отливок наилучшего качества с наименьшими затратами. Все это, в конечном итоге, приводит к экономии материалов, энергоносителей, рабочего времени, бережется оборудование, а взамен получается масса уникальной информации о технологическом процессе.

Актуальность выбранной тему заключается в том, что на сегодняшний день идет бурное развитие трехмерной печати. Благодаря данной технологии начался новый этап развития во всех областях науки и техники, в том числе и в медицине.

Цель реферата состоит в том, чтобы рассмотреть, как 3D - принтеры меняют представление о медицине, а также обозначить некоторые неожиданные перспективы этого новейшего вида производства, находящегося в неразрывном симбиозе с цифровыми технологиями, интернетом и новым видом программирования.

Задачей реферата заключается в том, чтобы показать, чего достигла медицина, используя 3D-печать.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

ГЛАВА I. 3D-печать: что это такое?

Говоря о технологии трехмерной печати, нельзя не упомянуть и 3D-принтеры – устройства, с помощью которых происходит изготовление объектов сразу в трех измерениях. В этом заключается их принципиальное отличие от традиционных принтеров, которые выводят информацию на плоский лист бумаги.

Технология трехмерной печати построена на принципе послойного изготовления или, говоря другими словами, наращивания твердого объекта. Прежде всего, в специализированном программном обеспечении (обычно это CAD-пакет) создается точная трехмерная модель нужного изделия. После этого данные, полученные в ходе моделирования, загружаются в принтер, который и создает реальный объект, основываясь на его виртуальной копии.

В основе любого объекта, «распечатанного» с помощью 3D-принтера, лежат отдельные слои. Процесс создания детали начинается с самого нижнего слоя и, прежде чем принтер перейдет к созданию следующего «уровня», он дожидается, пока этот слой затвердеет или закрепится. Действуя в соответствии с этим простым алгоритмом, 3D-принтер постепенно создает необходимый объект, как бы «выращивая» его из исходного материала. 

Каждый слой, из которых состоит «распечатанный» объект, обычно имеет толщину примерно в 0,1 мм. При этом высота напечатанного объекта может достигать 75 см и это далеко не предел.

Если технология печати не была нарушена, а все параметры были заданы правильно, то на выходе объект будет иметь запланированные характеристики.

Стоит отметить, что процесс печати объекта проходит практически без какого-либо участия со стороны человека. Необходимо лишь задать модель, на основе которой будет осуществляться печать.

Процесс создания объекта непрерывно контролируется самим принтером. Это позволяет избежать появления брака в готовых изделиях.

В качестве основы для печати могут быть использованы различные материалы, например, пластик, стекловолокно, поликарбонат, титан и т. д. Выбор конкретного материала обусловливается используемой технологией печати.

История возникновения 3D-печати.

Если говорить об истории трехмерной печати, то стоит вернуться к 80-м годам прошлого века. Именно в это время наиболее активно развивались технологии, на которых основана 3D-печать. В основу данной технологии вошли такие понятия как стереолитография, ламинирование (LOM), селективное лазерное спекание (SLS), послойное уплотнение (SGC), послойная заливка экстрагируемыми расплавом (FDM).

1986 — получение патента на технологию «стереолитографии» (SLA). Разработанную в 1984 году. В этом же году  Чарльз Халл основал компанию 3D Systems и разработал первый коммерческий прибор трехмерной печати, который незатейливо назвали - «установка для стереолитографии». (рис.1) 

рис.1 Чарльз Халл 

1986 — доктора Карл Декарт и Джо Биман в Университете штата Техас в Остине разработали и запатентовали метод селективного лазерного спекания (SLS).

1987 — израильской компанией Cubital была разработана Технология послойного уплотнения (SGC).

1988 — Скотт Крамп изобрел FDM (моделирование путём декомпозиции плавящегося материала). Наиболее распространённая ныне технология. Она и используется в большинстве «домашних» 3D принтеров.

1991 — Stratasys выпустила первый 3D-принтер серии Dimension с экструдирующей печатающей головкой (FDM).

1991 — Helisys продала свою первую машину на основе объектного ламинирования (laminated object manufacturing (LOM)).

1992 — Компания Stratasys продала свою первую машину на основе технологии FDM - «3D Modeler».

1992 — Фирма DTM продала свою первую систему селективного лазерного обжига (SLS).

1993 — Была создана компания Solidscape. Ныне один из ведущих производителей.

1995 — в Массачусетском технологическом институте был придуман термин "3D-печать".

1995 — Компания Z Corporation получила эксклюзивную лицензию от MIT использовать технологию 3DP (Печать склеиваемым порошком).

1996 — 3D Systems представила Actua 2100. К данному устройству быстрого прототипирования было впервые применено название «3D-принтер». рис.2

  рис.2 Actua 2100- 3D-принтер.

2005 — Компания Z Corporation выпустила Spectrum Z510. Это был первый на рынке 3д-принтер с высоким качеством цветной печати (3DP).

2006 — Открыт проект Reprap при использовании лицензии GNU General Public Licence.

2008 — Выпущена первая версия Reprap, «принтера который может производить сам себя». На тот момент он мог изготавливать около 50% необходимых деталей.

2010 — Urbee: первый автомобиль, созданный при помощи гигантских 3д-принтеров Dimension 3D Printers и Fortus 3D Production Systems. (рис.3)

рис.3 Первый распечатанный автомобиль.

2010 — медицинская компания Organovo. Inc объявила о создании технологии, печати искусственных кровеносных сосудов.

2011 — под руководством Университета Эксетера и университета Брюнеля и фирмы Delcam, исследователи создали первый 3D-принтер, печатающий шоколадом. На самом деле это опять FDM, сложность была только в разработке состава. (рис.4)  рис. 4 3D-принтер, печатающий шоколадом.         

2011 — Инженерами Университета Саутгемптона создан первый самолёт, напечатанный на 3D-принтере. Сложность была скорее в проектировании модели таким образом, чтобы её можно было распечатать. Модель прекрасно летала. (рис.5) 

  рис. 5 Самолет, распечатанный на 3D-принтере

2011 — Венский Технологический Университет представил самый маленький, лёгкий и дешёвый по себестоимости печати 3д-принтер. Работающий по аддитивной технологии фотополимеризации светочувствительной смолы, весом 1,5 килограмма и стоимостью около 1200 евро.

2012 — Компания 3D Systems выпустила на рынок персональный трехмерный принтер для домашнего использования 3D Cube. FDM.

2012 — в Венском Технологическом Университете создали трехмерный принтер, печатающий микроскопические объекты разрешением до 100 нм со скоростью 5 мм в секунду.

На сегодняшний момент с помощью трехмерной печати можно создавать практически законченные изделия буквально за считанные минуты. Понятно, что эта технология пришлась по вкусу не только дизайнерам, но и инженерам, которые получили возможность создавать прототипы проектируемых деталей. В медицинской сфере 3D печать — это новая ветвь развития.

ГЛАВА II. 3D –принтеры - прорыв в медицине.

Мы стоим на пороге революции в производстве. Причем значение и масштабы перемен могут быть сопоставимы с изобретением конвейера, который в корне изменил существующие отрасли производства и позволил развить новые. 3D-печать уже сейчас достигает значительных высот. Никогда раньше не было так просто сделать много разных прототипов приборов, как сейчас. И не только прототипов, с помощью 3D-принтеров напечатали работающий пистолет. Многие эксперты предсказывают создание фабрик нового формата, которые не будут специализироваться на нескольких видах однотипной продукции, а которые смогут производить буквально все что угодно. Я предлагаю посмотреть, каких успехов 3D - принтеры уже смогли добиться в медицине и какие у них перспективы.

3D-печать играет важную роль в здравоохранении. Применение 3D-печати стало новым этап развитие медицины.  Врачи в один голос утверждают, что будущее медицины за 3D - принтерами. С появлением этой технологии стало возникать все больше и больше разработок, и это стимулирует сферу расти и развиваться. По данным исследования Grand View Research, к 2020 году объем рынка 3D-печати, связанной с медициной, будет составлять 1,1 миллиарда долларов. Причиной этого всплеска является то, что 3D-принтеры в настоящее время используются для создания протезов различных частей тела, таких, например, как уши и конечности (для страдающих параличом).  Осталось совсем немного времени до того момента, когда людям не потребуется донор для того, чтобы выжить. Донорами для людей станут 3D - принтеры, и тогда настанет эра «распечатанных» людей. Давайте посмотрим, как наступает это время.

2.1 Применение 3D-печати в стоматологии.

Стоматологические лаборатории активно переходят на цифровые технологии. Впервые 3D-принтеры стали использовать в стоматологии, так как была ограниченная область печати. Эта технология позволила с хирургической точностью воссоздать как модель одного единственного зуба, так и всей челюсти целиком.

5 лет назад у 60-летнего американца Эрика Могера из Калифорнии при очередном обследовании нашли в голове злокачественную

                         Рис.6 Эрик Могер и его супруга

опухоль размером с теннисный мяч. После операции по её удалению у него было вырезана щека, глаз, часть носа и нёба. Пластические операции для восстановления стоят фантастически дорого и могли не дать успешного результата. На помощь Эрику пришли технологии 3D - прототипирования в стоматологии. После участия в шоу в Лондоне, о таких же несчастных как он сам, о нем услышал и помог один стоматолог, активно использующий 3D - принтер в медицинской практике. Голову Эрика отсканировали, затем на пластике напечатали протез, который мог держаться на лице. Нечто подобное можно было увидеть в сериале «Преступная империя», где у одного из героев потеряна на войне часть лица. (рис. 6)

Производственный центр Fresdental в Испании — наглядный пример того, как промышленные цифровые технологии меняют облик стоматологии.

На производстве площадью 840 м2 из 11 единиц оборудования две машины — цифровые: «Две наши системы лазерного плавления Concept Laser Mlab — подтверждение того, что передовые технологии CAD/CAM находят применение в стоматологии», — прокомментировал технический специалист по зубным протезам Франциско Перез Каррио. По его словам, Испания одной из первых начала работать с системами CAD/CAM. Причины этому, по мнению Каррио, вполне очевидны: более доступные цены, изготовление сразу нескольких зубных протезов за один цикл, оперативное получение готовых изделий. Однако, у технологии есть и другие преимущества: низкое энергопотребление, возможность повторно пустить материалы в работу, отсутствие инструментов и экономия на персонале. «Располагая меньшим штатом, мы можем увеличивать объемы выпускаемой продукции, — отмечает Каррио. — По сравнению с традиционными лабораториями, где все делается вручную, цифровое производство исключительно экономично, а качество готовых изделий существенно выше. Средняя себестоимость производства зубного протеза составляет порядка 20 евро. Для системы LaserCUSING этот показатель падает до менее чем 10 евро. По существу, затраты уменьшаются как минимум наполовину. Мы планируем и далее укреплять свои позиции в сегменте услуг промышленного производства, а также расширять свою стоматологическую лабораторию. Лазерное плавление металлов — логичная реализация цифровых технологий на производстве, позволившая нам выйти на высочайшие стандарты качества. За технологиями лазерного плавления будущее, и этого уже не изменить».

2.2 Распечатанные части тела.

Технология трехмерной печати стремительно развивается: врачи уже научились с ее помощью быстро и точно производить качественные заменители человеческих костей. Компания Oxford Performance Materials в 2013 году напечатала новый череп для пациента, который потерял 75% своего. Материал, из которого выполнен череп — полиэфиркетонкетон, способствующий росту костей.

83-летняя женщина в Нидерландах страдала от инфекции в нижней челюсти, но из-за ее возраста 15-часовая операция по пересадке кости была бы слишком рискованной. В 2011 году компания Xilloc напечатала ей новую челюсть путем лазерного спекания титанового порошка. Процесс установки челюсти пациентке занял лишь четыре часа.

Летом 2014 года во Франции компания Medicrea напечатала межпозвоночный диск для пациента с деформированным позвоночником. Новый диск отлично вписался между двумя пострадавшими позвонками. Практически одновременно китайские врачи напечатали и имплантировали позвонок 12-летнему мальчику с опухолью спинного мозга. Спасая младенца с серьезными проблемами дыхания, в 2012 году врачи с помощью ученых Мичиганского университета напечатали микроскопическую трубку для горла, позволяющую держать дыхательные пути открытыми.

Инженеры компании Mobelife в 2014 году напечатали плечевую кость для бельгийской пациентки, которая полностью соответствовала суставу и не требовала удаления никаких других костей для установки. Шведскому подростку, страдавшему от врожденного порока бедренной кости, в 2012 году установили имплантат от компании Mobelife, благодаря которому он смог ходить.

Австралийским ученым удалось напечатать на 3D-принтере пяточную кость, которой не хватало пациенту для полноценного передвижения. 71-летний мужчина потерял свою ногу из-за раковой опухоли, и для полноценной возможности ходить ему пришлось пережить множество операций. Последним штрихом стала пяточная кость, которая завершила процесс восстановления ноги. Первоначально ученые воссоздали 3D-изображение ноги пациента, после чего, используя 3D-принтер, напечатали протез пяточной кости из титана. Важным элементом конструкции стали отверстия, с помощью которых протез крепился к ноге. Кроме того, важно было правильно интегрировать протез, чтобы не пошло отторжение ткани. В данный момент пациент уже может немного опираться на имплантированную пятку, а в ближайшем будущем он получит еще больше возможностей перемещения.

Ричард Ван Ес, уроженец Южной Африки, потерял пальцы своей правой руки во время несчастного случая в столярной мастерской. Через Интернет он нашел Айвана Оуэна из Вашингтона, который создал механические руки. Вместе они основали компанию под названием Good Enough Tech и разработали Robohands. Это первая роботизированная рука в мире, которая была создана с использованием 3D-печати. Компания Makerbot одолжила им два 3D-принтера, чтобы решить их проблемы с временем и ресурсами. С помощью этих принтеров из серии Replicator время, необходимое для создания Robohands, сократилось более чем в два раза, и по данным их веб-сайта, уже сегодня компания смогла помочь более 200 людям по всему миру.        

На сегодняшний день исследователи и ученые из компании 3D Bioprinting Solutions, расположенной в инновационном центре «Сколково», совершили прорыв в области биопечати функционирующих органов. Для начала они решили остановиться на щитовидной железе, так как у нее достаточно простое строение. В будущем они планируют создавать самые разные органы.

Свои первые эксперименты группа исследователей из 3D Bioprinting Solutions под руководством Владимира Миронова проводит на мышах. Для работы они используют специальный 3D-принтер, «чернилами» для которого служат стволовые клетки, созданные из жировых клеток пациента. Клетки укладываются слой за слоем, а потом преобразуются в сфероиды.  Гидрогель, скрепляющий клетки и заставляющий их держать форму, растворяется, и в результате остается готовый орган. Со слов Миронова, отторжение таких органов минимально, поскольку они сделаны из стволовых клеток самого пациента. (рис.7)  рис.7 Био-принтер

Напечатанные железы были пересажаны животным с экспериментальным гипотиреозом. В течение продолжавшегося несколько месяцев эксперимента напечатанные конструкты прижились и доказали свою жизнеспособность. Результат эксперимента были впервые представлены международной научной общественности 8 ноября 2015 года на международной конференции по биофабрикации в городе Утрехт (Нидерланды). Это сделал научный руководитель компании Владимир Миронов в докладе «Биопечать щитовидной железы мыши». Участники конференции - ведущие  мировые специалисты в области трехмерного биопринтинга и биофабрикации - дали высокую оценку полученным результатам. Это глобальный прорыв в науке и, бзусловно, эпохальное событие, которое открывает новую эру в медицине. Это означает, что в будущем медики научатся «печатать» органы, которые смогут полноценно функционировать в человеческом организме. Данный факт свидетельствует о том, что компания 3D Biorprinting Solutions занимает лидирующие позиции в быстро развивающейся области биопринтинга и биофабрикации.

Эксперименты с щитовидной железой – важный этап в развитии биопечати. Тем не менее, Миронов считает, что главная задача ученых – научиться печатать почки. Он подчеркивает: «Человек, который напечатает и успешно имплантирует первую почку, обязательно получит Нобелевскую премию». И это правда, учитывая, что люди чаще умирают из-за заболеваний почек, чем щитовидной железы.

На данный момент ученые вынуждены печатать органы послойно из-за силы гравитации. Тем не менее, русские ученые считают, что если эту процедуру проводить в состоянии невесомости, то орган можно сформировать под воздействием особого магнитного поля, что приведет к более предсказуемым результатам. Они уже запланировали ряд тестов на борту Международной космической станции.

Сердце и печень — это еще два органа, созданные с помощью 3D-печати. Ожидается, что в ближайшие годы эта технология позволит создать еще больше частей тела человека и поможет развитию сферы здравоохранения.

2.3 Ринопластика на 3D-принтере.

Такая область медицины как пластическая хирургия не осталась в стороне от новых технологий и уже сегодня активно ее использует.

Турецкий пластический хирург Якуб Афшар утверждает, что является единственным эстетическим пластинным хирургом в стране, который использует в своей работе технологию 3D-печати.  Раньше Афшар изготовлял глиняные слепки лиц пациентов, чтобы те могли посмотреть на себя будущих. Такой процесс, тем не менее, отнимает очень много времени, а результаты далеки от идеальных. Увидев технологии 3D-печати и сканирования в действии, Авшар понял, что 3D-печать может принести ему целый ряд преимуществ. По его словам, данная технология позволяет ему создавать реалистичные модели лиц пациентов до и после операции. Происходит это следующим образом. Со своими сотрудниками создают цифровой снимок лица  пациента. Затем с помощью 

специальной программы  рис.8 Якуб Афшар и процесс работы

изготовляются детализированные модели до и после операции, в точности, отражающие эффект операции. (рис. 8). Затем эти модели до и после 3D-печатают на профессиональном принтере Projet 660. Этот 3D-принтер профессионального класса производит компания 3D Systems. Он изготовляет объекты из белого порошка посредством СЛС технологии. 

Лишний порошок изымают из камеры с помощью пылесоса, затем 3D-печатные изделия погружают в специальный раствор. (рис.9)

рис.9 Модель лица до операции и после

2.4  3D-печать и глазное протезирование.

18-21 октября в Чикаго прошла 118-ая ежегодная конференция Американской академии офтальмологии, на которой исследователи поделились новым методом производства глазных протезов. Если он наберет популярность, то производство протезов станет быстрым и недорогим делом, что значительно облегчит жизнь пациентов, больных раком, а также людей с врожденным отсутствием глаза.

Исследователи из Университета Майями под руководством доктора Дэвида Тце разработали метод применения топографического сканирования и 3D-печати для производства индивидуальных инжекционно формуемых протезов из каучука. После сканирования неповрежденной стороны лица пациента и зеркального отображения полученного изображения исследователи формируют 3D-модель и отправляют ее на печать.
Толчком к работе послужила история девочки, которую лечил доктор Тце. Ей была сделана эвисцерация, а ее родители не могли позволить себе услуги окуляриста. Она быстро выросла из первого протеза, на который доктору Тце удалось собрать средства, и была вынуждена носить повязку. «Благодаря этому быстрому и недорогому методу с применением технологии 3D-печати мы смогли сделать для нее глазной протез. Мы уверены, что наше открытие поможет тысячам людей, у которых не хватает средств на глазной протез», – говорит доктор Тце. Доктор Тце, и его команда напечатали протез из запатентованной смеси нано частиц с включением частиц нано глины, которые препятствуют его разрушению и обесцвечиванию, как это происходит с обычными глазными протезами. Хотя исследователи работают в лаборатории Composite Materials Lab при Университете Майями, они ищут способ максимально распространить свое открытие по миру. Как вы уже поняли, после изготовления первого протеза его будет очень просто заменить, достаточно лишь нажать на кнопку и сделать новый по уже готовым данным. Таким образом, пациенту (особенно это касается детей) не придется каждый раз заказывать новый протез и тратить на это баснословные суммы.

гЛАВА iv. будущее 3D-ПЕЧАТИ В РОССИИ И ЗА РУБЕЖОМ.

       В России 3D-принтеры и 3D-сканеры еще только начинают завоевывать рынок по сравнению с зарубежным, но точно можно сказать, что через непродолжительное время они будут в каждом доме, как это уже произошло с компьютером и обычными принтерами и сканерами.

По расчетам аналитиков, российский рынок 3D-печати в 2013 году составил около 350 млн. руб. или 0,45% от мирового рынка. По прогнозам специалистов, к 2017 году российский рынок 3D-печати может возрасти до 600 млрд. руб. Мировые поставки 3D-принтеров в 2015 году составят 217,3 тысячи единиц по сравнению с 108,1 тысячи штук в 2014 году.

Производителей отечественных 3D-принтеров в настоящее время менее десяти, однако реализуемая продукция стала конкурировать с зарубежными аналогами благодаря более низким ценам и понятному программному обеспечению, разработанному специально для российского потребителя. Самыми первыми отечественными производителями 3D-принтеров являются: PICASO 3D, информационных технологий», Maket-City, Print&Play, RGT, -АТ». (рис.10)  рис.10 Отечественный 3D-принтер

Российский рынок 3D-принтеров условно поделен на три части: принтеры западного производства (США, Европа), китайская и российская техника.

Ключевой фактор, препятствующий бурному развитию рынка трехмерной печати в России – это высокая стоимость оборудования. Тем не менее следует отметить, что тенденция снижения цен наблюдается уже в 2013-2014 гг.: через несколько лет как для потребителей, так и для представителей бизнеса, станет возможным приобретение качественного 3D-принтера. Но аналитики отмечают, что производители устройств в последующие несколько лет будут стремиться к добавлению новых функций и улучшению производительности 3D-принтеров, а не к снижению цен на устройства.

заключение

Область применения 3D-принтеров расширяется с каждым днем. Да и сами устройства для 3D-печати из разряда диковинных и очень дорогих уже постепенно переходят в ценовой диапазон, который доступен не только крупным предприятиям и исследовательским центрам, но и небольшим организациям.

Стоит отметить, что развитие технологий 3D-прототипирования длится всего лишь около 20 лет, однако, они уже успели найти себе применение во множестве областей деятельности человека и продолжают активно развиваться. И можно только попытаться представить, какого уровня развития они достигнут и какие возможности дадут человечеству в обозримом будущем. Тысячи ученых пытаются найти средство от всех болезней, а может оно уже найдено и осталось только его применить?  Скорее всего в ближайшем будущем люди смогут сами «распечатывать» себя, тем самым научаться жить практически вечно.

Не далек тот час, когда создание любой поломавшейся детали дома можно будет легко распечатать на домашнем принтере объёмной печати, так как в работе было показано, что воссоздавать объекты для выведения их на печать не так и сложно.

список используемых источников.

1. Современные технологии – открытый портал [электронные ресурсы]. Режим доступа: http://3dpr. ru/primenenie-3d-printerov

2. Сообщество владельцев 3D-принтеров – сайт [электронные ресурсы]. Режим доступа: http://3dtoday. ru

3. Выставка 3D-принтеров 2014 - сайт [электронные ресурсы]. Режим доступа: http://3d-expo. ru/ru/primenenie

4. Медицина и 3D-прототипирование сегодня – информационный портал [электронные ресурсы]. Режим доступа: www. printcad. ru

5. 3D-принтеры-революция в медицине – сайт [электронные ресурсы]. Режим доступа: http://medbe. ru

6. Применение 3D-принтеров в современной медицине – информационный портал [электронные ресурсы]. Режим доступа: http://md-eksperiment. org/post/20150301-primenenie-3d-printerov-v-sovremennoj-medicine

7. Использование 3D-принтеров в медицине – информационные портал [электронные ресурсы]. Режим доступа: http://globalscience. ru

8. Википедия – свободная энциклопедия [электронные ресурсы]. Режим доступа: http://www. wikipedia. org.

9. Трансплантация распечатанного черепа – видео портал [электронные ресурсы]. Режим доступа: http://youTube. ru

10. Первая роботизированная рука – видео портал [электронные ресурсы]. Режим доступа: http://YouTube. ru

11. Применение 3D-принтеров в архитектуре – видео портал [электронные ресурсы]. Режим доступа: http://YouTube. ru

12. Новые достижения в области 3D-печати - видео портал [электронные ресурсы]. Режим доступа: http://YouTube. ru

Добрый день уважаемые члены жюри и участники конкурса. Меня зовут Карташов Валентин и моя работа «Использование 3D принтеров в медицине».

3D-печать стала играет важную роль в здравоохранении. С применение новой технологии начался новым этап развитие медицины.  Врачи в один голос утверждают, что будущее медицины за 3D принтерами. С появлением этой технологии стало возникать все больше и больше разработок, и это стимулирует сферу расти и развиваться. По данным исследования, проведенные рынками, к 2020 году объем рынка 3D-печати, связанной с медициной, будет составлять 1,1 миллиарда долларов. Причиной этого всплеска является то, что 3D-принтеры в настоящее время используются для создания протезов различных частей тела, таких, например, как уши и конечности.  Осталось совсем немного времени до того момента, когда людям не потребуется донор для того, чтобы выжить. Донорами для людей станут 3D-биопринтеры. Я предлагаю посмотреть, каких успехов 3D принтеры уже смогли добиться в медицине и какие у них перспективы.

       Компания Oxford Performance Materials, штат Коннектикут, США в 2013 году сообщила об успешно проведенной операции, в результате которой пациент получил имплантат куска черепа, после того, как была создана точная модель его черепа с помощью 3D сканера. Это модель учитывает все индивидуальные особенности строения черепа пациента и характер травмы, и позволяет изготовить идеально подходящий имплант.

Причем напечатанный череп не является монолитным куском пластмассы, он создан из 23 костей из которых состоит наш череп. Материал, из которого выполнен череп — полиэфиркетон, способствующий росту костей. На изготовление подобного черепа ушло 2 недели после сканирования. Данный способ помогает многим людям в США с черепно-мозговыми травмами.

83-летняя женщина в Нидерландах страдала от инфекции в нижней челюсти, но из-за ее возраста 15-часовая операция по пересадке кости была бы слишком рискованной. В 2011 году компания Xilloc напечатала ей новую челюсть путем лазерного спекания титанового порошка. Процесс установки челюсти пациентке занял лишь четыре часа.

Летом 2014 года во Франции компания Medicrea напечатала межпозвоночный диск для пациента с деформированным позвоночником. Новый диск отлично вписался между двумя пострадавшими позвонками. Практически одновременно китайские врачи напечатали и имплантировали позвонок 12-летнему мальчику с опухолью спинного мозга. Спасая младенца с серьезными проблемами дыхания, в 2012 году врачи с помощью ученых Мичиганского университета напечатали микроскопическую трубку для горла, позволяющую держать дыхательные пути открытыми.        

Инженеры компании Mobelife в 2014 году напечатали плечевую кость для бельгийской пациентки, которая полностью соответствовала суставу и не требовала удаления никаких других костей для установки. Шведскому подростку, страдавшему от врожденного порока бедренной кости, в 2012 году установили имплантат от компании Mobelife, благодаря которому он смог ходить.

Но, все это не идет ни в какое сравнение с 3D принтерами, которые печатают живыми клетками. Такие принтеры называют биопринтерами. Давайте посмотрим, что это.

Сотрудники американской компании Organovo научились создавать небольшие искусственные фрагменты печени, используя для этого 3D принтеры. Это еще один огромный шаг к печатанию живой ткани с применением новой технологии. Ткань создается на 3D принтере аналогично обычной печати, однако вместо различных красок используются разные типы клеток. Для создания прототипа искусственной печени специалисты компании использовали три вида клеток: гепатоциты, звездчатые клетки и клетки эпителия, выстилающего кровеносные сосуды. Полученные искусственные ткани сейчас применяются для испытаний и тестирования лекарств. Как показывает практика, клетки в искусственной ткани начинают образовывать полноценные контакты, производить альбумин и цитохромы, а также выполнять другие функции печени, что позволяет говорить о достоверности результатов тестирования.  Более того, искусственные ткань способна автономно существовать пять дней, в то время как культуры клеток требуется пересеивать каждые два-три дня.

На сегодняшний день исследователи и ученые из компании 3D Bioprinting Solutions, расположенной в инновационном центре «Сколково», совершили прорыв в области биопечати функционирующих органов. 8 ноября 2015 года на международной конференции по биофабрикации в городе Утрехт (Нидерланды) научный руководитель компании Владимир Миронов выступил с докладом «Биопечать щитовидной железы мыши». Напомним, что 15 марта 2015 года компания напечатала на биопринтере органный конструкт щитовидной железы мыши с помощью первого российского биопринтера FABION, «чернилами» для которого служат стволовые клетки, созданные из жировых клеток пациента. Клетки укладываются слой за слоем, а потом преобразуются в сфероиды.  Гидрогель, скрепляющий клетки и заставляющий их держать форму, растворяется, и в результате остается готовый орган. Напечатанные железы были пересажаны животным с экспериментальным гипотиреозом. В течение продолжавшегося несколько месяцев эксперимента напечатанные конструкты прижились и доказали свою жизнеспособность. Участники конференции были ведущие  мировые специалисты в области трехмерного биопринтинга и биофабрикации - дали высокую оценку полученным результатам. Это глобальный прорыв в науке и, безусловно, эпохальное событие, которое открывает новую эру в медицине. Это означает, что в будущем медики научатся «печатать» органы, которые смогут полноценно функционировать в человеческом организме. Данный факт свидетельствует о том, что компания 3D Biorprinting Solutions занимает лидирующие позиции в быстро развивающейся области биопринтинга и биофабрикации.