A Queen's University Belfast kutatói személyre szabott, 4D nyomtatott „intelligens” implantátumokat hoztak létre a mellrák kezelésére. Ez az első alkalom, hogy a 4D nyomtatást mellrák-implantátumok gyártására használják.
A többcélú új implantátumok úgy vannak „programozva”, hogy méretüket az adott helyztehez képest változtassák, ezáltal jobban illeszkedve a szövetek közé, így személyre szabottan alkalmazkodnak a páciens testéhez, mely által javítják az esztétikát és ezáltal azok önbizalmát, akiknek mellrákban volt részük.
Az implantátumok kemoterápiás gyógyszerek adagolására is képesek. A kemoterápiás molekula megvédi a pácienseket a rákos sejtek adott területre való visszatérésétől.
A tanulmányt a Queen’s University Belfast Gyógyszerészeti Karának csapata végezte Dimitrios Lamprou professzor, a Biofabrication and Advanced Manufacturing tanszék vezetőjének irányítása alatt. A csapatban részt vett Dr. Niamh Buckley, a Gyógyszerészeti Kar lektora, Sofia Moroni, a Queen’s Gyógyszerészeti Kar és az olaszországi Urbino Carlo Bo Egyetem PhD-hallgatója, valamint Rachel Bingham, a Queen’s Gyógyszerészeti Kar PhD-hallgatója. A kutatócsoport együttműködött továbbá Luca Casettari professzorral az olaszországi Urbino Carlo Bo Egyetemről.
Az emlőrák a második leggyakoribb rákos megbetegedés világszerte, különösen a női lakosság körében. Az Egészségügyi Világszervezet (WHO) szerint évente több mint 2,3 millió eset fordul elő, és az alanyok mintegy 30%-a meghal a betegségben; ezzel ez a leggyakoribb rákos megbetegedés a felnőttek körében. Észak-Írországban évente mintegy 1400 nőt diagnosztizálnak mellrákkal.
Az olyan új technológiák, mint a 4D nyomtatás, lehetőséget kínálnak a mellrák kezelésének javítására az intelligens implantátumok kifejlesztése révén. A 4D nyomtatás olyan dinamikus 3D nyomtatott tárgyak előállítását jelenti, amelyek képesek megváltoztatni morfológiájukat és/vagy jellemzőiket.
Ezek a változások kiszámíthatóak, programozhatóak, és egy vagy több külső inger, például a pH, a hőmérséklet, a páratartalom, a fény vagy a mágneses mező által változtatják tulajdonságaikat.
A legtöbb változás az alakváltoztatási képességekhez kapcsolódik, mint például a hajlítás, csavarás, tágulás és zsugorodás, míg a szín, a merevség és a duzzadási arány tulajdonságai is változtathatók. Mindezt stimulációra reagáló anyagok, más néven „intelligens anyagok” alkalmazásával érik el.
A kutatócsoport 4D bioprinter segítségével állította elő az implantátumokat, amelyek doxorubicint tartalmaznak, amely lehetővé teszi, hogy az implantátumok megváltoztassák méretüket, hogy jobban illeszkedjenek a szövetekben keletkezett üregbe. Ezen új mellimplantátumok kis méretüknek köszönhetően megfizethetőbbek és könnyebben gyárthatók, ami azt jelenti, hogy a kórházakban közvetlen és személyre szabott módon elkészíthetők, ami csökkenti a költségeket és jobb lehetőségeket biztosít a betegek számára.
Dimitrios Lamprou professzor, a projekt vezetője a kutatás jelentőségét eképp foglalta össze: „Ez az innovatív ötlet az orvosokkal és a betegekkel folytatott konzultáció után indult, melyek során elmagyarázták nekünk az operáció, a kezelés és az implantátummal való együttélés kihívásait. Azáltal, hogy megalkottuk a 4D nyomtatott implantátumokat, a műtét után hagyott üregbe először kerülhet olyan implantátum, amely rendelkezik a mell rugalmasságával, és jobb lehetőséget biztosít a mellrák kezelésére kemoterápiás gyógyszerek felszabadításával, amely megakadályozza a daganat visszatérését az adott területre.”
Dr. Niamh Buckley, a Gyógyszerészeti egyetem lektora, elmondta: „A kemoterápia döntő szerepet játszik az emlőrák kezelésében, de komoly mellékhatásokkal jár. Az ehhez hasonló technológia alkalmazása, amely lehetővé teszi a gyógyszer koncentrált bejuttatását pontosan oda, ahol szükség van rá, hozzájárulhat a kezelés hatékonyabbá és kíméletesebbé tételéhez.”
Maga a 4D nyomtatás a 3D nyomtatás olyan ága, melyben alak- és tulajdonságváltoztatásra képes tárgyakat gyártanak. A technológia az MIT berkein belül indult útjára a Self Assembly Lab kutatóegységben, ahol önmagukat összeállító szerkezeteket terveztek. A projektet nagyban támogatta a Stratasys és az Autodesk. Az alábbi videó segít megérteni a technológia koncepcióját.
A meglévő, ipari technológiát a bionyomtatással kombinálva olyan implantátumok hozhatóak létre, melyek soha nem látott módon illeszkednek az emberi szövetekhez, és a szervezet belső változásait is képesek organikus módon lekövetni.
Képek forrása: ScienceDirect
Forrás: