A fabricação de aditivos, também conhecida como impressão 3D, foi desenvolvida pela primeira vez nos anos 80. Envolve a obtenção de um modelo digital ou de um plano do assunto que é então impresso em camadas sucessivas de um material apropriado para criar uma nova versão do assunto.
A técnica tem sido aplicada a (e utilizada por) muitas indústrias diferentes, incluindo a tecnologia médica. Muitas vezes técnicas de imagem médica, tais como raios-X, tomografia computadorizada (CT), ressonância magnética (MRI) e ultra-sons são usados para produzir o modelo digital original, que é posteriormente alimentado na impressora 3D.
Está previsto que a impressão 3D no campo médico valerá $3.5bn até 2025, em comparação com $713.3m em 2016. A taxa de crescimento anual composta da indústria deverá atingir 17,7% entre 2017 e 2025.
Existem quatro usos principais da impressão 3D na área médica que estão associados a inovações recentes: criação de tecidos e organóides, ferramentas cirúrgicas, modelos cirúrgicos específicos para cada paciente e próteses feitas sob medida.
Tecidos e organóides de bioimpressão
Um dos muitos tipos de impressão 3D que é usado no campo de dispositivos médicos é a bioimpressão. Em vez de imprimir usando plástico ou metal, as bioimpressoras usam uma pipeta guiada por computador para colocar células vivas, referidas como bio-ink, umas sobre as outras para criar tecido vivo artificial em laboratório.
Estas construções de tecido ou organóides podem ser usadas para investigação médica, uma vez que imitam órgãos numa escala em miniatura. Eles também estão sendo testados como alternativas mais baratas aos transplantes de órgãos humanos.
O laboratório médico e a empresa de pesquisa Organovo está fazendo experiências com a impressão de tecidos hepáticos e intestinais para ajudar no estudo de órgãos in vitro, bem como no desenvolvimento de medicamentos para certas doenças. Em maio de 2018, a empresa apresentou dados pré-clínicos para a funcionalidade de seu tecido hepático em um programa para tirosinemia tipo 1, uma condição que impede a capacidade do organismo de metabolizar o aminoácido tirosina devido à deficiência de uma enzima.
The Wake Forest Institute in North Carolina, US, adotou uma abordagem semelhante desenvolvendo um organóide cerebral 3D com aplicações potenciais na descoberta de drogas e modelagem de doenças. A universidade anunciou em Maio de 2018 que os seus organóides têm uma barreira cerebral totalmente celular e funcional que imita a anatomia humana normal. Também tem trabalhado na impressão de enxertos de pele em 3D que podem ser aplicados diretamente em vítimas de queimaduras.
Preparação cirúrgica assistida pelo uso de modelos impressos em 3D
Uma outra aplicação da impressão em 3D na área médica é a criação de réplicas de órgãos específicos do paciente que os cirurgiões podem usar para praticar antes de realizar operações complicadas. Esta técnica tem provado acelerar os procedimentos e minimizar o trauma para os pacientes.
Este tipo de procedimento tem sido realizado com sucesso em cirurgias que vão desde um transplante facial completo até procedimentos de coluna vertebral e está começando a se tornar uma prática de rotina.
Em Dubai, onde os hospitais têm uma autorização para usar a impressão em 3D liberalmente, os médicos operaram com sucesso uma paciente que tinha sofrido um aneurisma cerebral em quatro veias, usando um modelo impresso em 3D de suas artérias para mapear como navegar com segurança pelos vasos sanguíneos.
Em janeiro de 2018, cirurgiões em Belfast praticaram com sucesso um transplante renal para uma mulher de 22 anos de idade usando um modelo impresso em 3D do rim de seu doador. O transplante estava repleto de complicações, pois seu pai, que era seu doador, tinha um grupo sanguíneo incompatível e seu rim foi descoberto como tendo um cisto potencialmente cancerígeno. Usando a réplica impressa em 3D do seu rim, os cirurgiões foram capazes de avaliar o tamanho e colocação do tumor e do cisto.
3D impressão de instrumentos cirúrgicos
Instrumentos cirúrgicos estéreis, tais como fórceps, hemostatos, cabos de bisturi e pinças, podem ser produzidos usando impressoras 3D.
Não só a impressão 3D produz ferramentas estéreis, algumas são baseadas na antiga prática japonesa de origami, o que significa que são precisas e podem ser feitas muito pequenas. Esses instrumentos podem ser usados para operar em áreas minúsculas sem causar danos extras desnecessários ao paciente.
Uma das principais vantagens de usar a impressão 3D em vez dos métodos tradicionais de fabricação para produzir instrumentos cirúrgicos é que os custos de produção são significativamente menores.
Protética feita sob medida usando a impressão 3D
3D impressão na área médica pode ser usada para produzir membros protéticos que são customizados para se adequar e caber ao usuário. É comum os amputados esperarem semanas ou meses para receber as próteses pela via tradicional; no entanto, a impressão 3D acelera significativamente o processo, além de criar produtos muito mais baratos que oferecem aos pacientes a mesma funcionalidade que as próteses fabricadas tradicionalmente.
O preço mais baixo destes produtos torna-os particularmente aplicáveis para uso com crianças, que rapidamente superam os seus membros protéticos.
3D impressão também permite ao paciente desenhar uma prótese que corresponda directamente às suas necessidades. Por exemplo, a Body Labs criou um sistema que permite ao paciente modelar sua prótese em seus próprios membros através de digitalização, a fim de criar um ajuste e aparência mais natural. Além disso, pesquisadores do Massachusetts Institute of Technology têm procurado desenhar tomadas protéticas mais confortáveis.