3D-printtechnologie maakt implantaten goedkoper en comfortabeler

Onderzoekers van de Universiteit van Florida zijn erin geslaagd een nieuwe 3D-printtechnologie te ontwikkelen waarmee medische implantaten en hulpstukken kunnen worden geprint. De productiemethode levert sterkere, goedkopere, flexibelere en comfortabelere implantaten op dan traditionele productiemethoden. De methode kan onder andere worden ingezet voor het produceren van implanteerbare banden en ballonnen, maar ook voor de productie van zachte katheters en medisch gaas.

Op dit moment worden implantaten in veel gevallen gegoten. Deze productiemethode heeft echter zijn beperkingen. Zo moet voor ieder implantaat een mal worden geproduceerd voordat het implantaat kan worden gegoten. Het produceren van implantaten op maat is hierdoor zeer tijdrovend en zorgt voor een lange productietijd. Daarnaast kunnen zeer kleine en complexe implantaten, zoals drains met drukgevoelige kleppen, niet in één keer worden gegoten.  

3D-printen in zachte siliconen

Onderzoekers van de Universiteit van Florida hebben een oplossing gevonden. De onderzoekers hebben een manier ontdekt om implantaten van zachte siliconen te kunnen printen met behulp van een 3D-printer. Hierbij wordt het product geprint in een bak gevuld met microscopische hydrogeldeeltjes, die het implantaat tijdens het printen ondersteunen. Dit was voorheen niet mogelijk, aangezien hydrogeldeeltjes traditioneel watergebaseerd zijn. De zachte siliconen waaruit de implantaten worden geproduceerd zijn echter oliegebaseerd, waardoor deze niet kunnen worden gecombineerd met watergebaseerd hydrogel. 

De oplossing voor dit probleem is gevonden tijdens een ander project, waarbij dezelfde onderzoekers van de Universiteit van Florida zich richten op het printen van organen en weefsel. Voor dit project heeft het team een oliegebaseerde variant van de hydrogeldeeltjes ontwikkeld. “Zodra we begonnen met het printen van oliegebaseerde siliconeninkt in een oliegebaseerde microgel behielden geprinte onderdelen hun vormen”, legt Tommy Angelini, universitair hoofddocent Werktuigbouwkunde en Lucht- en Ruimtevaart aan de Universiteit van Florida, uit. “We waren in staat zeer goede 3D-geprinte silicone onderdelen te creëren – de beste die ik ooit gezien heb.”

Zeer complexe structuren printen

“Ons nieuwe materiaal biedt ondersteuning voor de vloeibare siliconen terwijl deze wordt 3D-geprint, wat ons in staat stelt zeer complexe structuren en zelfs ingekapselde onderdelen van silicone elastomeer te creëren”, aldus Christopher O’Bryan, doctoraalstudent Werktuigbouwkunde en Lucht- en Ruimtevaart aan de Herbert Wertheim College of Engineering van de Universiteit van Florida. Denk hierbij aan de eerder genoemde drains met drukgevoelige kleppen, die niet in één keer gegoten kunnen worden. Ook andere ingekapselde onderdelen kunnen dankzij de oliegebaseerde hydrogeldeeltjes worden geprint. De onderzoekers stellen dat de productiemethode daarnaast ingezet kan worden voor het produceren van nieuwe implanteerbare apparaten die medicijnen gefaseerd afgeven aan het menselijk lichaam.

Kosten terugdringen

De onderzoekers verwachten dat hun ontdekking kan helpen de kosten van medische implantaten terug te dringen. “Het publiek is gevoeliger dan ooit voor de hoge kosten van medische zorg. Bijna maandelijks zien we grote onvrede in zowel de media als bij het publiek over hoge zorgkosten, verspilling in ziekenhuizen en exorbitante kosten van medicijnen”, aldus Angelini. “Iedereen is het erover eens dat de kosten van geneeskunde moeten worden teruggedrongen.”

Zoals gezegd richt het team van de Universiteit van Florida zich niet alleen op het 3D-printen van medische implantaten, maar ook op het 3D-printen van organen en menselijk weefsel. Dit blijft het primaire doel van het team, al verwachten de onderzoekers niet dit op korte termijn te kunnen realiseren. “De realiteit is dat we waarschijnlijk nog decennia verwijderd zijn van het op grote schaal implanteren van 3D-geprint weefsel en organen in patiënten”, legt Angelini uit. 3D-geprinte medische implantaten kunnen echter wel op korte termijn op grote schaal worden ingezet. 

Door: Wouter Hoeffnagel
Foto: Shutterstock