De 3D-printer heeft de medische wetenschap bereikt. Van harten tot geneesmiddelen, ze rollen zonder problemen uit printers.
Er gaat geen dag voorbij of wetenschappers melden weer nieuwe vorderingen op het gebied van medische toepassingen van 3D-printers. Amerikaanse wetenschappers hebben bijvoorbeeld onlangs zenuwgeleiders gemaakt met een 3D-printer. Die werken in elk geval in ratten.
Het Massachusetts Institute of Technology (MIT) en het Boston Childrens’s Hospital kunnen sinds kort binnen drie uur een compleet kunsthart printen. Daartoe wordt eerst een MRI-scan van het huidige hart gemaakt.
‘Depressie zit niet alleen in het hoofd, maar in het hele lichaam’
Psychiatrisch epidemioloog Brenda Penninx onderzoekt het verband tussen mentale en lichamelijke gezondheid.
De precisie van het systeemis veel groter dan van bestaande oplossingen, maar het grootste voordeel is de tijdwinst die ermeewordt geboekt. Het maken van kunstharten duurde in het verleden minstens tien uur.
Het Australische Lab22 kon onlangs zelfs een complete ribbenkast printen voor een 54-jarige kankerpatiënt. Artsen moesten grote delen van zijn aangetaste ribbenkast verwijderen. Twaalf dagen na de operatie kon de patiënt alweer naar huis.
Prinsjesdagoutfit
3D-printers zijn niet nieuw. De eerste printers dateren al van eind jaren tachtig en werden gebruikt voor het maken van onderdelen voor de ruimtevaart, architectuur en auto-industrie. De huidige generatie 3D-printers kan echter veel meer materialen printen. De recente Prinsjesdagoutfit van minister Jet Bussemaker (Onderwijs) was bijvoorbeeld ontworpen door studenten van de Technische Universiteit Eindhoven. Door middel van een voetscan werden haar schoenen laagje voor laagje opgebouwd.
Inmiddels heeft ook de medische wereld de 3D-printer ontdekt. Nederland doet dapper mee. Samen met universiteiten in Australië en Duitsland heeft het Universitair Medisch Centrum (UMC) in Utrecht een masteropleiding biofabrication opgericht.
De Utrechtse neurochirurg Bon Verweij verwierf al eens internationale bekendheid met de vervanging van de ernstig verdikte schedel van een 22-jarige patiënte. Die kreeg kunststof implantaten voor grote delen van haar schedel tijdens een marathonoperatie van 23 uur. Verweij was destijds aangewezen op een 3D-printbedrijf in Australië. Tegenwoordig kunnen Nederlandse bedrijven ook dergelijke schedelonderdelen printen.
Het 3D-printen van levende cellen is nog uitdagend, omdat veel van de condities waaronder metalen of plastics worden geprint, niet goed zijn voor de cellen. Door aanpassingen van de printtemperatuur en het gebruik van ‘bio-inkt’ is het al wel mogelijk om 3D-structuren te printen met levende cellen. Onderzoekers van het UMC Utrecht zijn er in geslaagd hartstamcellen langdurig op een muizenhart te laten hechten. Ze gebruikten daarvoor een nieuw soort hartweefsel dat gemaakt is met een 3D-printer. Met een 3Dprinter werd een mengsel van hyaluronzuur en gelatine opgespoten in zes laagjes met een dikte van in totaal vijfhonderd micrometer. Een eerste analyse wees uit dat de cellen op dit materiaal goed groeien en zich verder kunnen ontwikkelen.
Gebitsprothese
Ook in de tandheelkunde maakt de 3D-printer zijn opmars. In samenwerking met het Duitse bedrijf Rapidshape en TNO heeft het Nederlandse NextDent 3D-printers voor de tandheelkunde ontwikkeld. Daarmee kunnen individuele lepels, boormallen, tijdelijke kronen, bruggen en modellen worden gemaakt, maar ook materialen voor de gebitsprothese.
De kosten- en tijdbesparingen zijn enorm. Met de printers van NextDent kunnen bijvoorbeeld meerdere kronen tegelijkertijd worden gemaakt, wel dertig in tien tot vijftien minuten. Een studententeam van de Technische Universiteit Delft deed eind september mee aan iGEM, een internationale studentenwedstrijd op het gebied van synthetische biologie. Met een printer maakten zij op efficiënte wijze biofilms, oftewel laagjes met bacteriën. Die kunnen bijvoorbeeld dienen als testmateriaal voor onderzoek naar schadelijke laagjes, zoals tandplak.
K’nex
In de natuur produceren bacteriën, algen en schimmels ook biofilms. Ze bestaan uit laagjes micro-organismen die in clusters op een oppervlak leven. Binnen een biofilm is het (schadelijke) micro-organisme extra beschermd, onder meer tegen antibiotica. Het Delftse team wil uiteindelijk bacteriën ontwerpen (of modificeren) die zich aan elkaar kunnen verbinden door zogenoemde nanowires (ultradunne draadjes). In eerste instantie dacht het team een alledaagse inkjetprinter of een ‘echte’ 3D-printer te gebruiken. De eerste optie bleek technisch niet goed mogelijk en de tweede te duur. Toen bedacht een van de teamleden dat er met het bekende speelgoedmateriaal K’nex best zelf een printer te maken zou kunnen zijn. En zo geschiedde.
Ook geneesmiddelen rollen al uit de 3D-printer. De Amerikaanse voedselen medicijnenautoriteit FDA heeft eerder dit jaar voor het eerst een geneesmiddel goedgekeurd dat werd gemaakt met 3D-printtechnologie.
Het betrof levetiracetam, dat onder de merknaam Keppra te verkrijgen is. Dit anti-epilepticummoet in doseringen van een halve tot hele grammen worden ingenomen. Het slikcomfort kon dankzij het gebruik van 3D-printers aanzienlijk worden verbeterd.
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder: