20/09/2016

3D-printen maakt de weg vrij voor gezondheidszorg op maat

3D printing prototype

3D-printen wordt in snel tempo steeds toegankelijker. Tegenwoordig zijn er al printers beschikbaar voor het grote publiek en kan men daarbij op het internet tal van ontwerpen downloaden. Deze manier van produceren zal onze productie- en consumptiepatronen ongetwijfeld veranderen.

In eerste instantie werd de techniek voornamelijk gebruikt voor het maken van prototypes. Nu vermenigvuldigt het aantal toepassingen zich snel en beslaan ze zowel het design als de industriële productie van technische onderdelen voor hightech industrieën zoals de lucht- en ruimtevaartindustrie. De medische sector staat echter niet stil ! Zowel in academisch onderzoek als in de industrie wordt er actief gewerkt aan nieuwe manieren van printen en mogelijke materialen die daarvoor kunnen gebruikt worden. Tegenwoordig wordt de 3D-printtechniek in de medische sector reeds ingezet voor rapid prototyping van medische hulpmiddelen, het maken van gehoorprothesen, prothesen en implantaten, voor weefselmanipulatie, oefenoperaties of ter voorbereiding van complexe ingrepen. Ook de biofarmaceutische industrie maakt reeds gebruik van de 3D-printingtechniek.

Wat houdt 3D printen in?

Additive manufacturing, beter bekend als 3D-printen is een productietechniek waarbij met behulp van een computer materiaal in lagen wordt opgebouwd. In tegenstelling tot traditionele bewerkingsmethoden waarbij het ontwerp wordt gevormd door materiaal te verwijderen, wordt door middel van 3D-printen het product laag voor laag opgebouwd. Die productiemethode kan in elk stadium van het productieproces worden ingezet, van preproductie tot de serieproductie van kleine of middelgrote aantallen.

Het is bijzonder geschikt voor prototyping en het snel produceren van kleine onderdelen in grote hoeveelheden en voor de productie van complexe of specifieke onderdelen, wat significante economische voordelen biedt.

De sector kent een snelle groei. Volgens een door Smartech Markets Publishing gepubliceerd onderzoek zal de markt voor 3D-printen naar verwachting meer dan 5,8 miljard Amerikaanse dollar bedragen tegen het jaar 2024 (1).

in 2020 zal de markt voor 3D-printen in de gezondheidssector - enkel voor de machines, materialen en diensten alleen al - naar verwachting bijna 2,3 miljard Amerikaanse dollar bedragen(2). Smartech Market Publishing stelt verder dat het aantal jaarlijks verkochte 3D-printers aan professionals in de gezondheidszorg (laboratoria, ziekenhuizen, klinieken, universiteiten etc.) zal groeien met 100% tot meer dan 2.200 eenheden. De markt voor medische materialen zal in vijf jaar tijd groeien van 50 miljoen dollar naar 345 miljoen dollar.

De toepassingen

De brede markt van 3D printing kent een groeiend aantal toepassingen. Hieronder een kort overzicht:

Rapid prototyping boekt de laatste jaren aanzienlijke vooruitgang bij industrieel ontwerpers die de techniek willen gebruiken voor het creëren van driedimensionale modellen met specifieke kenmerken die eerder niet konden worden gerealiseerd en om wijzigingen aan te kunnen brengen op basis van feedback van klanten. Veel grote bedrijven zoals GE (General Electric Company)(3) maken reeds gebruik van rapid prototyping en investeren massaal in deze techniek.

In de medische sector maakt de techniek het produceren van goedkope eerste prototypes mogelijk. Die kunnen vervolgens door de gebruiker worden getest en aan de hand van zijn of haar feedback worden aangepast om zo beter op de behoeften van de klant aan te kunnen sluiten. De belangrijkste voordelen zijn het snel kunnen bepalen van noodzakelijke veranderingen, het controleren en valideren van de modellen zodat ze sneller op de markt kunnen worden gebracht, het uitvoeren van de eerste preklinische testen, het evalueren van het potentieel van nieuwe apparatuur, het controleren van de werking alvorens het uiteindelijke product te produceren, het waarborgen van de veiligheid van de patiënt en het voldoen aan de wettelijke vereisten. Met andere woorden, de techniek maakt het mogelijk om het productieproces van prototype tot eindproduct te versnellen en heeft een aanzienlijk effect op de tijd, kosten en het gebruik ervan door artsen.

Opleiding en training : het is mogelijk om organen of botten exact te reproduceren, zelfs als ze ziek of beschadigd zijn. Dat biedt studenten geneeskunde in opleiding een alternatief voor het oefenen op dode lichamen. Met behulp van de medische beeldvorming is het tevens mogelijk om aan de hand van anatomische kenmerken de organen van een patiënt te reproduceren. Chirurgen krijgen zo de mogelijkheid om zich voor te bereiden op de ingreep, mogelijke risico's te identificeren en hun handelingen daarop aan te passen. Zo heeft het Franse bedrijf Biomodex bijvoorbeeld een 3D-printsysteem ontwikkeld dat hard en zacht weefsel kan reproduceren aan de hand van medische beeldvorming(4).

De biofarmaceutische industrie : de FDA (5) heeft in 2015 voor de eerste keer een medicijn goedgekeurd dat door middel van 3D-printing wordt geproduceerd (6), Het is in de Verenigde Staten op de markt gebracht door Aprecia. De geprinte pil is poreuzer dan de traditionele pil waardoor hij sneller oplost en gemakkelijker is om in te nemen.

Tandheelkunde : in de tandheelkunde wordt de techniek al met succes gebruikt bij het uitproberen van orthodontische onderdelen en het produceren van het eindproduct zoals kronen, implantaten, orthodontische hulpmiddelen etc. De technologie maakt gebruik van 3D-beeldvorming om passende orthodontische onderdelen voor elke specifieke patiënt te maken (er hoeft dus niet langer een traditionele afdruk te worden genomen). De belangrijkste voordelen zijn tijd- en kostenbesparing, comfort en het kunnen aanbieden van zorg op maat.      

Orthopedie (afgietsels, oorprotheses, prothesen, chirurgische mallen etc.): verschillende bedrijven hebben productietechnieken ontwikkeld voor het maken van gipsmodellen met behulp van een 3D-printer. De software ontwerpt op basis van medische beeldvorming een geschikte plastic structuur met een aantal openingen. Naast uiteraard het geringe gewicht zijn de belangrijkste voordelen tijdsbesparing voor het verzorgende personeel dat niet langer de vorm van het gips hoeft te kneden, de mogelijkheid om de conditie van de huid te controleren, de huid beter te laten ademen, maar ook het verlenen van zorg en een vermindering van het risico op infecties. Geprint gips al is getest, maar het is nog niet op de markt gebracht, de klinische testen worden in elk geval al uitgevoerd.

Een ander voorbeeld is het 3D-printen van goedkope bionische handen (7) en handprotheses. Het gaat hier om handprotheses die zonder chirurgische ingreep kunnen worden gebruikt en die het mogelijk maken om een aantal eenvoudige bewegingen uit te voeren.. e-Nable (8), een vrijwilligersorganisatie, produceert goedkope handprotheses die voor iedereen financieel toegankelijk zijn en die aan de smaak van kinderen kunnen worden aangepast.

Andere bedrijven zijn bezig met de ontwikkeling van chirurgische kits die op de anatomie van de patiënt zijn afgestemd zoals richtapparatuur voor nauwkeurigere incisies of voor het aanpassen van implantaten.

Een sector die sterk in opkomst is, is de productie van implantaten en transplantatieweefsel van biocompatibele materialen die botten, onderdelen van botten en gewrichten kunnen vervangen en die zich perfect aan de morfologie van de patiënt aanpassen. De deelnemers van het MedTech Accelerator programma (9) , hebben een presentatie van het bedrijf Materialise kunnen bijwonen, één van de leiders op het gebied van het ontwerp van implantaten en chirurgische mallen. Ze lieten verschillende mogelijkheden zien die de 3D-printtechnologieën te bieden hebben, en gingen tevens in op de specifieke en complexe regelgeving in dit domein.

Regeneratieve geneeskunde: dit slaat vooral op de productie van doorbloede weefsels en organen die zijn afgestemd op de specifieke kenmerken van de patiënt en die beschadigde of falende organen/weefsels zouden kunnen vervangen (10). De grootste uitdaging is het ontwerpen van sterk materiaal dat lang genoeg meegaat, biologisch afbreekbaar is en zorgt voor een goede biologische werking in het lichaam. Hoewel het printen van complexe organen nog in de kinderschoenen staat, wordt er al gesproken over het bioprinten van weefsels (huid, hoornvlies etc.) voor het herstellen van beschadigd weefsel.

Tijdens de eerste proeven is beschadigd kraakbeen vervangen door kraakbeen afkomstig van koeien dat in het laboratorium werd gekweekt. Een ander voorbeeld is de Franse startup Poeitis; zij combineren 3D-printtechnologie met celbiologie om laag voor laag organische stoffen te produceren (11). Die innovaties kunnen ook in de cosmeticasector worden toegepast (het produceren van weefsel in het laboratorium is een goed alternatief voor de dierproeven die in Europa sinds 2013 verboden zijn voor de cosmeticasector), maar ook in de medische sector voor bijvoorbeeld weefselherstel dankzij huidtransplantaties die volledig door het lichaam van de patiënt worden geaccepteerd gezien die met cellen van de patiënt zijn geprint

De voornaamste belemmeringen voor het vaker en breder inzetten van deze technologieën zijn de huidige technische grenzen wat betreft het printen, de materialen, de nog steeds relatief hoge kosten, biocompatibiliteit en alle specifieke beperkingen (11) die in de medische hulpmiddelen sector gelden, in het bijzonder bij implantaten, gezien het feit dat elke gecreëerde implantaat over unieke kenmerken beschikt.

Ondanks de complexiteit en de beperkingen van de technologie maakt het een steeds beter aangepaste en geavanceerde patiëntenzorg, betere resultaten, het snel aanpassen aan een voortdurend veranderende markt mogelijk en zorgt het ervoor dat relevante en op maat gemaakte producten sneller op de markt komen.

Zin om meer te weten?

Wil u meer weten over de lifetech cluster die actief is in dit domein? Over de leden, de MedTech accelerator ? Of heeft u een innoverend idee? Consulteer de site van lifetech.brussels: www.lifetech.brussels

Auteur/Organisatie: 
lifetech.brussels - Christophe Coppens

(Toekomstig) ondernemer ?
Vragen ?

info@1819.brussels
bel 1819

Ma-Vr van 09:00 tot 13:00
en Di van 17:00 tot 19:30

Dienst gratis behalve kost van lokale oproep

infopoint 1819

Ma-Vr van 13:00 tot 17:00

Charleroisesteenweg 110, 1060 Brussel

Meer weten ?

Abonneer u op onze nieuwbrief

  • Tweewekelijks
  • Gratis
  • Meer dan 22000 abonnees

Follow us