3D печать для больных раком молочной железы

По данным Всемирной организации здравоохранения, в 2020 году у 2,3 миллиона женщин во всем мире был диагностирован рак молочной железы и 685 000 умерли от него. Это наиболее распространенное заболевание во всем мире и основная причина смертности от рака у женщин. Но заболевание касается не только женского населения, этим видом рака страдают и мужчины. Фактически, примерно от 0,5% до 1% случаев рака молочной железы затрагивают мужчин.

Поиск решений для лечения этого заболевания ведется и с помощью 3D технологий. В этой статье рассказываем о том, как врачи по всему миру используют 3D печать для борьбы с этим заболеванием.

Tissue Derm: 3D печать для борьбы с раком молочной железы

Корейский биотехнологический стартап PLCOskin начал свою деятельность как корпоративный исследовательский центр Университета Йонсей. Он специализировался на реконструкции мягких тканей с разработкой TissueDerm™. TissueDerm™ — это многоцелевая искусственная кожа, изготовленная из комбинации животного коллагена и искусственного полимера и напечатанная в 3D. В хирургии TissueDerm™ используется для восстановления дефектных мягких тканей. PLCOskin также предлагает другие варианты лечения для пациентов. TissueDerm™ – это безопасный искусственный имплантат, который примерно на 50% дешевле других продуктов на рынке и не имеет побочных эффектов. Используемый материал обладает отличной биосовместимостью и высокой прочностью на разрыв, поэтому не вызывает побочных эффектов.

Французский протез MATTISSE

После 6 лет исследований и подачи 12 патентов компания Lattice Medical из Лилля разработала биопротез груди, сочетающий в себе 3D печать, биоматериалы и тканевую инженерию. Названный MATTISSE, он состоит из напечатанной на 3D принтере оболочки, которая позволяет не только обеспечить желаемый объем и форму груди, но и зафиксировать регенерируемые ткани. Цель состоит в том, чтобы предложить естественную реконструкцию груди за одну операцию всем нуждающимся женщинам.

В частности, биопротез MATTISSE изготовлен из рассасывающихся биоматериалов, которые обеспечивают регенерацию аутологичных жировых тканей; после имплантации ткани регенерируют в течение 6 месяцев, и в это же время протез исчезает естественным путем.

Компания Lattice Medical оснащена парком 3D принтеров UltiMaker, расположенных в чистом помещении и отвечающих требованиям медицинского сектора. В конце 2022 года французская компания объявляет о начале клинических испытаний, целью которых является получение маркировки CE, чтобы начать продавать свой биопротез в Европе.

Healshape

Healshape — биомедицинский стартап, основанный в Лионе в январе 2020 года, специализирующийся на реконструкции и увеличении груди с помощью биопечати. Как и Lattice Medical, она предлагает полностью персонализированный биопротез под названием UR SHAPE, который представляет собой «100% натуральную матрицу, состоящую из материалов биологического происхождения [которые можно напечатать на 3D принтере]» с использованием чернил, которые способствуют регенерации тканей.

После имплантации врач может ввести собственные клетки пациента, выполнив липофилинг. Поэтому необходима только одна операция. Эти клетки затем примут форму биопротеза и смогут реконструировать ткань молочной железы. Через несколько месяцев работы протез может рассасываться, оставляя только собственные клетки пациента. В 2023 году компания объявила о партнерстве с Западным онкологическим институтом в Луаре, Франция.

Изготовленные на заказ протезы от Университета Лимерика

Исследователи из Университета Лимерика, Ирландия, объявили о том, что они считают «первым в мире»: о создании индивидуальных протезов груди для женщин с использованием оцифровки и 3D печати. Эта пилотная служба, созданная в результате сотрудничества между отделением быстрых инноваций Университета Лимерика (UL), отделением симптоматического ухода Университетской больницы Лимерика (UHL) и Центром радиационной онкологии Среднего Запада из частной сети Mater, надеется улучшить качество жизни пациентов после рака молочной железы. По сути, женщины, перенесшие полную мастэктомию, будут иметь доступ к полностью персонализированным протезам, которые будут изготовлены на месте, в пункте оказания медицинской помощи. Хотя исследователи не уточняют, какая технология 3D печати использовалась, они отмечают, что лечение надеется решить проблему отсутствия универсального подхода, который является текущим стандартом. Проект также направлен на предоставление индивидуальных решений по протезированию по всей Ирландии.

Коллаборация 3D Systems и Collplant

CollPlant и 3D Systems заключили соглашение о совместной разработке 3D печатной регенеративной матрицы мягких тканей, способной стимулировать клеточную инфильтрацию и пролиферацию с использованием биочернил на основе rhCollagen. Такая регенерация тканей сводит к минимуму риск негативной иммунной реакции. Благодаря своему растительному происхождению, rhCollagen также обеспечивает превосходную безопасность и одновременно соответствует механическим требованиям процедур имплантации.

Протезы на 3D принтере

Группа ученых провела исследование по лечению рака молочной железы с помощью локализованной химиотерапии. Традиционная химиотерапия проводится в больших дозах, что приводит к токсическим побочным эффектам, таким как выпадение волос, анемия и тошнота. Используя 3D печать, исследователи разработали протез, содержащий паклитаксел (PTX) и доксорубицин (DOX), чтобы ограничить рецидивы злокачественных опухолей и метастазов. Оказалось, что 3D печатный протез, содержащий молекулы, способен непрерывно высвобождать лекарства в течение более 3 недель, что предотвращает возвращение раковых клеток и значительно ограничивает побочные эффекты. Хотя исследование проводилось на мышах, его результаты вдохновляют исследователей на разработку будущих методов лечения рака молочной железы.

Партнерство Fraunhofer IPT и BellaSeno

Фраунгоферовский ИПТ в сотрудничестве с компанией BellaSeno работает над разработкой автоматизированной производственной системы, которая позволит в будущем производить грудные имплантаты из аутологичной ткани. В рамках этого проекта компании объединяют свой опыт в 3D печати, а также знания в области механики, электроники и измерительной техники. Этот новый метод должен дать надежду многим женщинам, поскольку традиционные имплантаты часто провоцируют защитную реакцию организма и, следовательно, представляют дополнительный риск для здоровья пациенток.

Предполагается, что имплантированные поликапролактоновые имплантаты BellaSeno, напечатанные на 3D принтере, полностью исчезают из организма в течение двух лет, оставляя вместо себя собственные клетки организма. Благодаря аддитивному производству также появится возможность создавать имплантаты более эффективно и с меньшими затратами, что позволит большему количеству женщин делать операции. Однако пройдет несколько лет, прежде чем имплантаты будут одобрены. Обе компании надеются получить первый прототип в ближайшие годы.

Лечение рака с помощью 3D печати опухолей

В Университете Ватерлоо в Онтарио (Канада) группа исследователей возглавляет борьбу с раком молочной железы с помощью 3D биопечати. Команда производит революцию в методах традиционного лечения рака в Канаде и во всем мире. Раньше врачи удаляли опухоли путем биопсии, которую затем изучали под двухмерным микроскопом. Однако с появлением 3D биопечати врачи получили возможность моделировать опухоли слой за слоем, проводить комплексное моделирование, как никогда раньше, и открывать новые возможности для более быстрого и менее дорогостоящего лечения, например, тестирование химиотерапевтических препаратов и планирование наилучших результатов лечения.

Имплантат, высвобождающий лекарства

Группа исследователей из Королевского университета в Белфасте (QUB) создала 4D печатные имплантаты, используя Tinkercad и функции 3D био печати Cellink Bio X.Они несут не только эстетические функции, но также позволяют постепенно высвобождать лекарства в очень точных местах. Этот тип химиотерапевтического препарата (доксорубицин или ДОКС) помогает пациенту предотвратить возвращение раковых клеток.

Ультразвуковое устройство для борьбы с раком молочной железы

Команда исследователей Массачусетского технологического института создала 3D печатное устройство, которое обещает помочь в борьбе с раком молочной железы. Ультразвуковое устройство предназначено для раннего выявления рака молочной железы.

Интервальный рак является источником беспокойства для врачей и пациентов. Это опухоли, которые быстро растут между регулярными маммограммами и являются более агрессивными, чем те, которые выявляются регулярно. Канан Дагдевирен, ведущий автор исследования, объясняет, что его целью было разработать устройство, которое позволило бы более часто проводить скрининг у людей из группы высокого риска.

«cUSBr-Patch», напечатанный на 3D принтере пластырь с отверстиями, позволяет глубоко сканировать и получать изображения груди под разными углами. Это устройство было создано с использованием 3D принтера Prusa i3 MK3S+ с использованием TPU и PLA , прикрепляется к белью и помогает бороться с интервальным раком.

3D печатные каркасы для реконструктивной хирургии

Каким бы ни было заболевание, реконструктивная хирургия – это способ позволить пациентам вернуться к нормальной жизни и почувствовать себя более уверенно. Поэтому исследователи из Weill Cornell Medicine использовали 3D печать, чтобы улучшить естественный вид молочной железы.

Диск, напечатанный на 3D принтере, изготовлен из поли-4-гидроксибутирата (P4HB), полимера, который уже используется в хирургических и медицинских устройствах. Настраиваемый каркас создает форму, которая в конечном итоге заполняется телом во время естественного процесса заживления, после чего P4HB разрушается. «Это важный шаг, помогающий пациентам, решившим пройти реконструкцию груди после мастэктомии, снова почувствовать себя здоровыми », — говорит доктор Джейсон Спектор, профессор хирургии.

Выделение агрессивных раковых клеток

Исследовательской группе из Университета Жироны удалось выделить клетки, вызывающие рак молочной железы у женщин. Они напечатали на 3D принтере крошечные матрицы, называемые каркасами, которые имитируют ткани и волокна человеческого тела. Используя программное обеспечение BCN3D Cura и 3D принтер Sigma испанского производителя, они протестировали различные параметры, чтобы создать наиболее оптимальные модели для исследования.

Они сделали по 10 копий каждой конфигурации, чтобы увидеть, какая геометрия лучше всего разделяет стволовые клетки, вызывающие рецидивы. Выделив стволовые клетки, исследователи смогут лучше изучить их, чтобы найти биомаркеры, ответственные за опухоли, и нацелить на них лекарства.

3D печать для исследования заболевания

Исследователи из Университета штата Пенсильвания успешно распечатали на 3D принтере опухоли рака молочной железы и обработали их в лаборатории, чтобы лучше понять и лечить болезнь. Благодаря использованию 3D биопечати это инновационное исследование позволит разрабатывать противораковые методы лечения, не прибегая к испытаниям на животных. В частности, исследователи изучают, как иммунные клетки человека взаимодействуют с солидными опухолями в клинических испытаниях, чтобы безопасно и точно оценить экспериментальные методы лечения. Исследование, в котором также участвуют иммунологи и биологи, поможет понять, как развивается опухоль, как она взаимодействует с клетками человека и как распространяется по организму, чтобы более эффективно с ней бороться.

Итог

3D печать активно используется в медицине для решения разных задач, в том числе изучения и лечения раковых заболеваний. Технология позволяет эффективно справляться с задачами врачей и исследователей, которые ищут новые способы лечения болезней.

Наши предыдущие статьи: