4D spausdintuvai: nauja medicinos era

Publikuota: 2017-03-25

Vis plačiau naudojami 3D spausdintuvai pastaraisiais metais taip ištobulėjo, kad kyla į naują lygį ir jau krikštijami 4D pavadinimu. Šios technologijos ne tik leidžia atspausdinti daikto formą, bet ir geba išgauti fizines medžiagos savybes, netgi jas patobulinti.

3D spausdinimo rinkos augimu neabejojama. Mokslininkai didžiausią potencialą numato medicinoje, nes 4D spausdintuvu jau galima atspausdinti karkasą (implantą) su ląstelėmis. „Forbes“ prognozuoja, kad iki 2025 m. 3D spausdinimo sveikatos sektoriuje rinkos vertė turėtų išaugti iki 6 mlrd. USD. VŽ „Savaitgalis“ pasidomėjo, kokiomis spausdinimo inovacijomis būsime gydomi artimiausiu metu.

4D technologija atspausdinti objektai geba keisti formą reaguodami į šilumos, šviesos, elektros energiją ar aplinkos sąlygas tokias kaip drėgmė, rūgštingumas, tirpiklio sudėtis. Trumpiau tariant, keturmačiai spausdintuvai gamina vadinamuosius išmaniuosius objektus (angl. smart objects). Pavyzdžiui, išmanieji sportbačiai gebėtų prisitaikyti prie pėdos formos, o padas reaguodamas į fizinį krūvį keistųsi, todėl išmanieji bateliai tiktų žaisti krepšinį, tinklinį ar bėgti krosą.

Pavadino vėliau

Pirmą kartą 4D spausdintuvo sąvoką panaudojo Skylaris Tibbitsas, Masačusetso technologijos instituto mokslininkas, 2013 m. TED konferencijoje. Jis paaiškino, kad ši technologija leidžia užprogramuoti medžiagos reagavimą į aplinką.

„Tai – 3D spausdinimas, tik su papildoma funkcija, kuria atspausdinti objektai geba patys keistis”, – aiškino mokslininkas.

Šią sąvoką įvardijęs TED pranešėjas 4D technologiją iliustravo „išmaniaisiais“ vandentiekio vamzdžiais: „Įsivaizduokite, kad vamzdžiai gali savaime išsiplėsti arba susitraukti arba net susitraukimo judesiais pumpuoti vandenį, be jokios papildomos mechanikos. Tai jau būtų užprogramuota objekto sudėtyje.“

Keleriais metais anksčiau toje pačioje konferencijoje mokslininkas skaitė pranešimą „Ar galime pagaminti daiktus, kurie gamintųsi patys“ („Can we make things that make themselves?”). Jau tada jis aiškino apie 4D spausdinimo technologiją, tik jos dar neįvardijo ketvirtąja dimensija.

Dar nežinomi poreikiai

Būtent tokių išmaniųjų medžiagų kūrimu užsiima dr. Mangirdas Malinauskas su kolegomis Vilniaus universiteto Lazerinių tyrimų centre Saulėtekyje.

Dr. Malinauskas pasakoja, kad pats pastarąjį pavadinimą išgirdo prieš dvejus metus, nors tokią technologiją jau naudojo anksčiau, kurdamas sudėtingos vidinės architektūros darinius. Jis aiškina, kad ištobulinus šią technologiją spausdinimo technologijos pavadinimas tapo per ilgas, todėl prireikė 4D sutrumpinimo.

Pristatydamas šių medžiagų kūrimo technologiją mokslo konferencijoje „Open readings“ Fizinių ir technologijos mokslų centre, mokslininkas sakė, kad prieš kelerius metus ištobulintos technologijos pritaikymo galimybės – beribės.

Paklaustas, kokia kryptimi šią technologiją specializuos, atsako ? pagal užsakovų poreikius. Dabar tokiu būdu Lietuvoje gaminami sudėtiniai mikrolęšiai, atliekami spausdintų medicininių implantų bandymai.

Jau gelbėja gyvybes

Ši technologija dar tobulinama laboratorijose, bet medicinoje daugėja atvejų, kai spausdintos programuojamos medžiagos, iš kurių gaminami išmanieji objektai, gelbėja gyvybes.

Praėjusiais metais 4D technologija atspausdinti bronchų implantai padėjo išgydyti pusantrų metų berniuką, kuris gimė su silpnomis bronchų sienelėmis, rašo portalas „computerworld.com“. Nuo pat gimimo pacientas Garrettas Petersonas kvėpuoti galėjo tik su aukšto slėgio ventiliatoriaus pagalba ligoninėje.

Tėvai ryžosi leisti gydyti sūnų su Mičigano universiteto, biomedicinos inžinieriaus Scotto Hollisterio spausdinimo technologija pagamintais bronchų įtvarais, kurie prilaiko kvėpavimo takus, kol naujagimių kremzlės sutvirtėja. Vėliau šie įtvarai organizme suyra savaime.

Po sėkmingos berniuko operacijos, toks pats kvėpavimo sutrikimų gydymas buvo pritaikytas ir kitiems naujagimiams.

Mokslininkai tikisi, kad spausdinamos biomedžiagos vieną dieną taps pagrindiniu naujagimių, turinčių kvėpavimo takų sutrikimų, gydymo būdu, teigiama „rapid3devent.com“.

Gydys nuo osteoporozės

Šių metų kovo viduryje Lietuvoje viešėjęs dr. Frederikas Claeyssensas, Šefildo universiteto profesorius, čia buvo atvykęs spausdinti medžiagos, kuri pristabdytų arba padėtų visiškai išvengti osteoporozės.

Mokslininko duomenimis, nuo kaulų retėjimo kenčia 33% moterų ir 20% vyrų, vyresnių nei 50 m.

Dabar kaulų retėjimas dažniausiai gydomas medicininiais preparatais, bet jų šalutinis poveikis – virškinamojo trakto opos. Kaulų retėjimas dar gali būti gydomas hormonais, bet 30% moterų jie sukelia gimdos gleivinės vėžį, rašo „pasveik.lt“.

Pasak dr. Claeyssenso, jo ir kolegų sukurta medžiaga, įšvirkšta į kaulą, užpildytų jo išretėjimus. Šios medžiagos bandymai sėkmingai atlikti su gyvūnais.

Mokslininkas prognozuoja, kad medicinoje šis išradimas bus pradėtas naudoti maždaug po penkerių metų.

Atspausdino kremzles

Bendradarbiaudama su Lietuvos sveikatos mokslų universitetu, dr. Malinausko komanda su lazerinio spausdinimo technologija sukūrė kremzlinio audinio ląsteles, kurias sėkmingai implantavo triušiams. Tikimasi, kad tai taps nauju gydymo metodu nuo kremzlių pažeidimų kenčiantiems žmonėms.

Anot mokslininko, didžiausias šios technologijos privalumas yra greitis, ciklo „nuo modelio iki darinio“ trukmė ir lankstumas, todėl pradėjus šį gamybos būdą plačiai naudoti nebereikės laukti, kol atsiras tinkamas implantas, kaip dabar. Pritaikius technologiją masinei gamybai, personalizuoti implantai galėtų būti atspausdinami per vieną naktį ar net kelias valandas.

Jis sutinka, kad dabar spausdinami implantai yra brangūs, bet, kita vertus, sutaupoma daug pacientų reabilitacijos laiko.

Bioskaidrūs impantai

Dr. Malinauskas pasakoja, kad 4D spausdinimo technologija gali būti gaminami bioskaidrūs implantai, tai reiškia, kad jie organzime suyra savaime.

Anot mokslininko, ši savybė būtų puikus sveikatos ir religijos kompromisas islamiškose šalyse, nes šis tikėjimas draudžia savo kūne nešioti implantus.

„Religingi žmonės tiki, kad organizmas turi būti toks, kokį sukūrė Dievas, todėl atsisako implantavimo, bet ši religija nedraudžia laikinų implantų persodinimo“, – aiškina dr. Malinauskas.

Kaulų implantai

Ląstelių spausdinimas ir kaulų retėjimo, kvėpavimo sutrikimų ir kremzlių pažeidimų gydymas su 4D technologija – artima ateitis. Dabartis – personalizuoti implantai.

Ignas Gudas, „Smart Factory“ 3D spausdinimo gamybos įmonės „Smart Factory“ direktorius, paaiškina, – 3D technologijos nuo 4D skiriasi tuo, kad negeba prisitaikyti prie aplinkos savaime, bet jų forma jau yra pritaikyta prie unikalios paciento anatomijos.

Per metus pasaulyje persodinama daugiau nei 2 mln. kaulų implantų, rašo „The Economist“. Kai žmogui reikalinga nedidelė kaulo dalis, dažniausiai ji paimama nuo jo paties dubens. Prireikus viso kaulo, ieškoma donoro. Tokios kaulų persodinimo operacijos išlieka rizikingos, nes gali sukelti užkrėtimą, dažnai implantas netinka arba netinkamai prigyja.

Valstybinės ligonių kasos (VLK) kovo mėnesio duomenimis, gydymo įstaigose klubo sąnario protezo reikia laukti nuo mėnesio iki metų. Kelio sąnario protezų eilės dar ilgesnės, Respublikinės Vilniaus universitetinės ligoninės pacientai šios operacijos laukia ilgiau nei dvejus metus.

Gamintojai tikina, kad spausdinti implantai sumažintų ar visai eliminuotų tokias pacientų eiles, vis dėlto spausdintų implantų persodinimas Lietuvoje – vienetiniai atvejai.

VLK duomenimis, 3D spausdintuvu atspausdinto implanto persodinimas pernai ir užpernai finansuotas po vieną kartą. Toks gydymo būdas skiriamas tik išimtinais atvejais, teigia VLK.

Ponas Gudis prognozuoja, kad tokių operacijų daugės. Anot jo, auga ne tik šios srities gydytojų kompetencija, bet ir keičiasi požiūris – medikai vis dažniau vietoj kaulų donorystės, kuri reikalauja sudėtingos implanto paruošimo operacijos, renkasi spausdintus implantus, nes jų forma pati prisitaiko prie kitų kaulų.

Šiuo metu technologija leidžia atspausdinti identiškai atitinkančias paciento anatomiją formas, kartu su medžiagomis, kurios pagerina implanto prigijimą.

Ponas Gudas patikina, jog šiuo metu medicinos rinkoje jau visi žmogaus kaulai gali būti atspausdinti ir persodinti. Anot jo, dažniausiai persodinami dubens kaulų, žandikaulio, kaulų sąnarių implantai.

Ši spausdinimo technologija medicinos rinkoje naudojama nuo 2013 m., o savaime gebančios prisitaikyti medžiagos, 4D spausdinimo technologija, tebėra tyrimų stadijoje.

„Gyvų ląstelių dar nespausdiname, bet tai – mūsų įmonės siekiamybė“, – teigia pašnekovas ir priduria, kad 4D spausdintuvus pradės naudoti tuomet, kai šią technologiją patvirtins medikai.

4D spausdinimo naujienas akylai stebintis gamintojas prognozuoja, kad spausdintas ląsteles pradėsime persodinti nuo 2020 m.

Inertiška visuomenė

Anot dr. Claeyssenso, prognozuoti naujovių pritaikymą medicinoje tas pats, kas bandyti nuspėti rytojaus orus.

„Šioje rinkoje nežinomų faktorių daugiausia. Medicinos rinka ypač inertiška, todėl čia naujovės prigyja lėčiau nei kitose srityse“, – aiškina mokslininkas.

Anot dr. Malinausko, technologijų pritaikymą stabdo žmonėms būdingas inertiškumas. Jis pateikia pavyzdį: 1975 m. Amerikoje oficialiai pereita prie SI sistemos vienetų, t. y. kilometrų ir celsijaus, bet žmonės ten ir toliau skaičiuoja myliomis ir farenheitais.

Lėtą inovacijų pritaikymą medicinoje jis iliustruoja prieš kelerius metus sukurtu, bet medikų dar nepripažintu vadinamuoju kraujomačiu, kuris primena bankomatą, kadangi juo galima atlikti smulkius medicininius tyrimus tiesiog gatvėje. Aparatas geba iš mažo kiekio kraujo ar šlapimo skysčių nustatyti diagnozę ir išrašyti gydymo receptą; jį sukūrė „Sony DADC“, patronuojamosios „Sony” korporacijos kompanijos, skirtos inovatyvių produktų tyrimams ir kūrimui.

Dr. Malinausko manymu, šie aparatai padėtų išvengti vizito pas gydytoją, todėl būtų paklausūs, vis dėlto produktą komercializuoti sekasi sunkiai.

Pelninga ir pastaraisiais metais auganti įmonė negali pradėti masinės produkto gamybos, nes technologija dar yra brangesnė nei medikų darbas.

Anot pašnekovo, dažniausiai inovacijos vystymas užstringa dėl konkurencingos kainos: „Rinkoje norima, kad technologija būtų ir geresnė, ir pigesnė už jau naudojamas, o įprastai įgyvendinamas gali būti tik vienas variantas.“

Šefildo universiteto profesorius pabrėžia, kad jau tris dešimtmečius nuolat tobulinamais 3D spausdintuvais gali būti atspausdinta iš esmės viskas: ginklai, gyvenami namai ir t. t., be to, stalinių 3D spausdintuvų kaina neseniai krito, jie kainuoja mažiau nei 1.000 USD, todėl juos įsigyja ne tik mokslo laboratorijos, bet ir žmonės asmeniniam naudojimui.

Nepaisant augančių 3D spausdinimo technologijos galimybių, šia technologija vis dar dažniausiai spausdinami mobiliųjų telefonų dėklai. Anot mokslininko, tokią tendenciją lemia spausdinimo kaina, kuri yra didesnė nei dabar naudojamų gamybos technologijų.

Rytojaus ateitis

Pirmą kartą trimatis spausdinimas 1980 m. pristatytas Japonijoje. Dabar, anot dr. Malinausko, trys Lietuvos įmonės į 3D spausdintuvų „tėvynę“ tiekia spausdintus produktus.

„Jeigu Japonijos užsakovas kreipsis į savo šalies mokslininkus, kad jie ką nors atspausdintų 4D technologija, jie neturės ką pasiūlyti arba galės nukreipti į Lietuvą“, – šypsosi mokslininkas.

Dr. Malinauskas nuolat tobulinamas spausdinimo technologijas lygina su papildomos mobiliojo telefono funkcijos išradimu: „Bazė jau sukurta, tereikia vartotoją sudominti naujos technologijos taikymo galimybėmis.“

Nors 4D spausdinimas dar nepaplito, anot jo, nuo pirmųjų įsigijimų iki paklausos bangos tėra mažas žingsnis.

Mokslininkai mano, kad išsiplėtus 4D biomedžiagų spausdinimo laukui, lazeriniai spausdintuvai patirs milžinišką paklausą medicinos rinkoje maždaug po 5 metų.

Lietuvos technologinė bazė

Lietuva visame mokslo pasaulyje užima labai nedidelę dalį, bet mokslo pramonėje turi ką pasiūlyti. Dr. Malinauskas prognozuoja, kad įsivažiavus 4D rinkai Lietuvoje esančių pajėgumų neužteks, nes dabar vienos gaminimo sistemos sukūrimas trunka nuo 1 iki 3 mėnesių. 3D spausdintuvų specialistas netolimoje ateityje tikisi sulaukti 50 užsakymų per pusmetį ir tada, anot jo, net ir labai norint visų norų išpildyti nepavyks.

„Rinka keičiasi labai greitai, iš savo patirties galiu pasakyti, kad dažniausiai pradėti masinės gamybos dar negali, nes technologija nepakankamai ištobulinta, o vėliau jau nebegali, nes trūksta pajėgumų“, – paaiškina pašnekovas.

Rašyti komentarą

Rašyti komentarą

Gauk nemokamą LAISVALAIKIO savaitraštį į savo el.pašto dėžutę:

Pasirinkite Jus dominančius NEMOKAMUS savaitraščius:















Svarbiausios dienos naujienos trumpai:



 
Investuotojas Marius Jakulis Jason: apie antrąją karjerą Lietuvoje Premium 4

„Aš nepasidaviau, nes negalėjau grįžti į Ameriką pralaimėjęs. Baimė, kad nepasiseks, pirmus trejus metus buvo...

Laisvalaikis
08:42
Katalikų bažnyčia mėgina vaduotis iš seksualinio išnaudojimo liūno 1

Vasario 21 d., ketvirtadienį, Vatikane prasideda neeilinis Romos katalikų bažnyčios viršūnių suvažiavimas, į...

Laisvalaikis
2019.02.21
Prof. M. Dahlenas neigia mitus: kūrybiškumas gimsta „dėžėje“, o ne iš jos išlipus Premium

Micaelas Dahlenas, Verslo administravimo, rinkodaros strategijos ir vartotojų elgsenos profesorius Stokholmo...

Laisvalaikis
2019.02.21
Lietuviškas startuolis „Coart“ investuotojams atveria brangaus meno rinką 2

Lietuviškas startuolis „Coart“ paskelbė pasirengęs suteikti galimybę milijonams smulkiųjų investuotojų kartu...

Laisvalaikis
2019.02.21
Kodėl „pelėdų“ gyvenimo kokybė prastesnė nei „vyturių“

Didžiosios Britanijos mokslininkai paskelbė atlikę tyrimą, įrodantį, jog anksti besikeliančių ir tų, kurie...

Laisvalaikis
2019.02.20
VŽ rekomenduoja: naujos knygos

Naujų knygų lentynos turinį trumpai apibūdinčiau taip: dienoraščiai. Tačiau neturėtų jų kratytis tie, kurie...

Laisvalaikis
2019.02.18
Žmonijos ateities variantų beieškant: kas svarbu Premium

2003 m. man buvo 29-eri, ir aš išleidau savo pirmąjį stambesnį kūrinį – futuristinį detektyvą „Genomas 3000“,...

Verslo klasė
2019.02.17
Kaip pavogti šimtą milijonų skaitant vogtus pranešimus žiniasklaidai? 3

Komunikacija yra labai vertinga. Laiku pavogta ji gali būti dar vertingesnė. Kūrybiškiausia visuomenės dalis...

Verslo klasė
2019.02.16
Politologas Antanas Kulakauskas: vienybės nebuvo nei tada, nei dabar 8

Kalendoriaus langelyje – vėl Vasario 16-oji. Apie tai, kur buvome ir kur esame, sulaukę 101-ųjų moderniosios...

Laisvalaikis
2019.02.16
Rotušėje Butkams įteiktos Vilniaus garbės piliečių regalijos 3

Vilniaus miesto rotušėje modernaus meno muziejaus MO įkūrėjams Viktorui ir Danguolei Butkams penktadienį...

Laisvalaikis
2019.02.15
Kariuomenės vadas: okupacijos nepripažinę partizanai leido egzistuoti Lietuvos valstybei  9

Sovietmečio okupacijos nepripažinę ir prieš ją kovoję Lietuvos partizanai, kol buvo gyvi, leido egzistuoti...

Verslo aplinka
2019.02.15
12 metų LEGO dirbanti D. Staneikaitė-Naldal – apie karjerą, inovacijas ir buriamą legomanų armiją Premium 3

Man visada atrodo šiek tiek magiškai, kai vizitinėje kortelėje perskaitau, kad žmogus kompanijoje yra...

Laisvalaikis
2019.02.15
„Login“ organizatoriai diskriminavo vyrus 6

Lygių galimybių kontrolieriaus tarnyba nusprendė, kad technologijų ir inovacijų festivalio „Login“ nemokamų...

Rinkodara
2019.02.15
700–jam Vilniaus gimtadieniui – jubiliejinis logotipas

700-ojo Vilniaus gimtadienio, kurį miestas švęs 2023 m., logotipo koncepcijos konkurse varžėsi 75 dalyviai.

Rinkodara
2019.02.15
Kokius tiltus architektai siūlo Vilniui 6

Paskelbusi pėsčiųjų tilto per Nerį prie „Litexpo“ architektūrinės idėjos konkursą, Vilniaus miesto...

Laisvalaikis
2019.02.14
Placido Domingo Kaune koncertuos su Violeta Urmana

Jau kuris laikas tarp melomanų sklandžiusias kalbas apie tai, kad vasario 16-ąją Kaune koncertuosiantis...

Laisvalaikis
2019.02.14
„Cirque du Soleil“ krepšelyje – dar vienas pirkinys už milijonus

Kanados gigantas „Cirque du Soleil Entertainment Group“ paskelbė įsigijęs „The Works Entertainment“...

Laisvalaikis
2019.02.13
„El Chapo“ Niujorke pripažintas kaltu 2

Joaquinas „El Chapo“ Guzmanas, Meksikos narkotikų kartelio Sinaloa vadas, antradienį...

Laisvalaikis
2019.02.12
Aukcione nepavyko parduoti A. Hitlerio paveikslų

Vokietijos aukcionų namams „Weidler“ nepavyko parduoti penkių paveikslų, kuriuos, kaip teigiama, nutapė nacių...

Laisvalaikis
2019.02.12
Vasario 16-ąją Birmingame – M. K. Čiurlionis virtualioje erdvėje

Lietuvos nepriklausomybės 101-ųjų metinių proga Birmingamo (Didžioji Britanija) koncertų salėje „Symphony...

Laisvalaikis
2019.02.12

Verslo žinių pasiūlymai

Šioje svetainėje naudojame slapukus (angl. „cookies“). Jie padeda atpažinti prisijungusius vartotojus, matuoti auditorijos dydį ir naršymo įpročius; taip mes galime keisti svetainę, kad ji būtų jums patogesnė.
Sutinku Plačiau