التصنيع بالإضافة
هل يمكن للتصنيع الإضافي تحسين تقنية التشخيص في الرعاية الصحية؟
أضف Securities.io إلى مصادرك المفضلة على Google
التصنيع الإضافي، بتطبيقاته المتنوعة في العديد من الصناعات، يتراوح من إنشاء فوهات الوقود لمحركات الطائرات إلى إصلاح رؤوس الحارق في توربينات الغاز. يُعرف بمتانته، وخفة وزنه، وقدرته على تحسين الهندسة، وتقليل وقت الإصلاح، إلى جانب مزايا تنافسية أخرى.
في مجال الرعاية الصحية، أسس حضورًا كبيرًا. ومن الجدير بالذكر أن تاريخ التصنيع الإضافي، أو الطباعة ثلاثية الأبعاد، مرتبط ارتباطًا وثيقًا بالعلوم الطبية منذ عدة عقود.
ولكن قبل أن نتعمق أكثر في إمكانات التصنيع الإضافي في تقنية التشخيص الصحي، دعونا أولاً نحصل على نظرة عامة موجزة عن التصنيع الإضافي. سنستكشف تعريفه ونفهم دوره الحاسم في تطور العلوم الطبية.
التصنيع الإضافي وتاريخه في العلوم الطبية
تعرف جمعية ASTM، التي كانت تُعرف سابقًا باسم الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد، التصنيع الإضافي بأنه “عملية ربط المواد لصنع أجسام من بيانات نموذج ثلاثي الأبعاد، عادةً طبقة فوق طبقة، على عكس منهجيات التصنيع الطرحية”.
استفادت العلوم الطبية من الطباعة ثلاثية الأبعاد منذ أواخر التسعينيات وأوائل الألفينات. ساعدت في إنتاج زرعات الأسنان والطرفيات المخصصة. كانت هذه منتجات تتطلب تخصيصًا خاصًا بالمريض ولا يمكن إنتاجها بأحجام كبيرة. ساعدت الطباعة ثلاثية الأبعاد في تلبية هذه المتطلبات.
كما ساعدت الطباعة ثلاثية الأبعاد مجال جراحة العظام من خلال تمكين جراحي العظام من إنشاء هيكل يطابق ويقلد خصائص المريض الفسيولوجية بدقة. في السابق، لم يكن للمرضى خيار سوى القبول بالزرعات ذات المقاس الواحد للجميع. بعد الزرعات والطرفيات، اتجهت الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى الأجهزة المقلدة للأنسجة العضوية.
في أوائل الألفينات، استفاد فريق الباحثين في مستشفى بوسطن للأطفال من تقنية “الهياكل الداعمة”، وهي طريقة بناء سهلت إنشاء مثانات بديلة يدويًا من الكولاجين والبوليمر الصناعي. ومع ذلك، كانت هذه الطريقة تستغرق وقتًا طويلاً ولا يمكن تكرارها بسهولة. كما كانت نهجًا مكلفًا لبناء الأعضاء. لكن في النهاية، ظهر التصنيع الإضافي لحل هذه المشكلة.
طور باحثو معهد وايك فورست للطب التجديدي آلات قادرة على طباعة الأعضاء والأنسجة باستمرار لتجارب سريرية. بعد هذا التقدم، واصل مجموعة أخرى من الباحثين البرازيليين التقدم من خلال طباعة الأعضاء المصغرة بنجاح. كانت هذه الأعضاء المصغرة قادرة على أداء جميع وظائف الكبد البشري، بما في ذلك إنتاج البروتينات، وتخزين الفيتامينات، وإفراز الصفراء. ومع ذلك، لم تكن هذه الكبدات المصغرة صالحة بعد كبدات بديلة تُزرع في البشر.
في هذه المرحلة، بينما استمر التصنيع الإضافي أو الطباعة ثلاثية الأبعاد في إيجاد قيمة في مجال العلوم الطبية التطبيقية، ظل تطبيقه محدودًا إلى حد كبير في التجارب السريرية والاختبارات المخبرية.
وبطبيعة الحال، خطر ببال الباحثين والأطباء المعنيين الاستفادة من التصنيع الإضافي لتحسين تقنية التشخيص في الرعاية الصحية، التي تمتلك حجم سوق كبير على مستوى العالم.
انقر هنا للحصول على قائمة بأفضل أسهم الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد.
السوق العالمية لتقنية التشخيص في الرعاية الصحية
سوق تقنية التشخيص في الرعاية الصحية يشهد وضعًا توسعيًا. يُبرز هذا النمو أبحاثًا حديثة واستطلاعًا أجرته شركة Deloitte، كشف عن زيادة ملحوظة في عدد المستهلكين الأمريكيين في مجال الرعاية الصحية الذين يستخدمون تقنية التشخيص لأغراض متعددة بين عامي 2018 و2022.
على وجه التحديد، ارتفعت نسبة المستهلكين الذين يستخدمون الأجهزة القابلة للارتداء، والتطبيقات، والمساعدين الرقميين، والأجهزة الذكية لقياس أهداف اللياقة وتحسين الصحة من 42٪ في 2018 إلى 49٪ في 2022. بالإضافة إلى ذلك، ارتفعت نسبة الأشخاص الذين يستخدمون هذه التقنيات لمراقبة المشكلات الصحية من 27٪ في 2018 إلى 34٪ في 2022.
لم تقتصر الزيادة على أعداد الاعتماد فحسب، بل شهدت تقنية التشخيص في الرعاية الصحية أيضًا مستويات رضا ملحوظة بين المستهلكين. من بين مستخدمي هذه الأجهزة، أدرك 78٪ تأثيرًا إيجابيًا على سلوكهم. وبشكل عام، أعرب 85٪ من المستهلكين عن ارتياحهم لاستخدام الاختبارات التشخيصية لتقييم صحتهم ومخاطرهم الصحية.
نتيجة لتحسن مستويات رضا العملاء، أثر ذلك إيجابيًا على اهتمام المستثمرين والصناعة بتقنية التشخيص في الرعاية الصحية. في النصف الأول من عام 2021، استثمر المستثمرون ما يقرب من 15 مليار دولار أمريكي في 372 صفقة رعاية صحية رقمية، وهو زيادة كبيرة مقارنةً بعقد من الزمن، حين كانت الأعداد أقل من 100 صفقة فقط و1.1 مليار دولار أمريكي من الاستثمارات.
تجسيدًا لهذا الاهتمام الإيجابي في الصناعة بتقنية التشخيص في الرعاية الصحية، شهدت الفئة الفرعية لتطبيقات التصنيع الإضافي تقدمًا ملحوظًا. مثال بارز على ذلك هو تطوير اختبارات مطبوعة ثلاثية الأبعاد في الموقع من قبل باحثي جامعة ماكغيل.
مختبر على شريحة: اختراق مطبوع ثلاثيًا في تقنية التشخيص في الرعاية الصحية
اخترع باحثو جامعة ماكغيل تقنية تشخيصية “مختبر على شريحة” قد تكون تغييرًا جذريًا. يمكن تصنيع الشريحة عبر الطباعة ثلاثية الأبعاد خلال 30 دقيقة.
قال البروفيسور ديفيد جونكر، رئيس قسم الهندسة الطبية الحيوية في ماكغيل والمؤلف الرئيسي للدراسة، إن التقنية ستساعد “الأفراد والباحثين والصناعات على استكشاف إمكانيات وتطبيقات جديدة بطريقة أكثر فعالية من حيث التكلفة وسهلة الاستخدام”.
يمكن للابتكار في صيغته التطبيقية أن يساعد في توسيع وتسريع الاختبارات التشخيصية من خلال تزويد المتخصصين في الرعاية الصحية بالقدرة والوسيلة “لإنشاء حلول مخصصة للاحتياجات المحددة مباشرةً عند نقطة الرعاية”.
كيف يعمل مختبر على شريحة؟
طور الباحثون شرائح شعيرية ذات إمكانات للعمل كمختبرات مصغرة. على عكس المعالجات الدقيقة للكمبيوتر، هذه الشرائح الشعيرية تُستعمل مرة واحدة وتعمل دون مصدر طاقة خارجي. تُسهل العملية شريط ورقي بسيط يستخدم مبدأ الفعل الشعري، مشابهًا لكيفية امتصاص مناشف الورق للسوائل المتسربة على طاولة المطبخ.
في هذه الطريقة، لا تُحتاج إلى ملحقات، كما هو الحال في التشخيصات التقليدية. الشرائح الشعيرية المستخدمة في هذه الطريقة قابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد ويمكن استخدامها لمجموعة من الاختبارات، بما في ذلك قياس الأجسام المضادة لفيروس كوفيد-19.
الطباعة ثلاثية الأبعاد لطرق كشف الأمراض بتكلفة منخفضة
توصل باحثو MIT إلى حل آخر يعتمد على التصنيع الإضافي أو الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء أدوات كشف أمراض رخيصة ودقيقة. يستخدم الباحثون في هذه الحالة الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنتاج أجهزة ميكروفلويدية ذات تسخين ذاتي.
تشير الميكروفلويديات إلى استخدام آلات مصغرة يمكنها معالجة السوائل وتسهيل التفاعلات الكيميائية. تُبرز التقنية بمثابة تغيير جذري محتمل لأنها تستطيع اكتشاف الأمراض في عينات دم أو سوائل صغيرة.
تُستخدم الميكروفلويديات بالفعل في مجال التشخيص. ومع ذلك، غالبًا ما تتطلب عملية تصنيع معقدة ومكلفة، مما يصعب توسيع نطاقها.
يستفيد حل فريق MIT من الطباعة ثلاثية الأبعاد متعددة المواد لإنشاء أجهزة ميكروفلويدية ذات تسخين ذاتي. تحتوي هذه الأجهزة على عناصر تسخين مدمجة.
تتطلب العملية عملية تصنيع واحدة وغير مكلفة. كما أن التقنية قابلة للتخصيص بدرجة عالية، حيث تحتاج عملية التصنيع منخفضة التكلفة إلى حوالي 2 دولار أمريكي من المواد لإنتاج ميكروفلويدية جاهزة للاستخدام.
مع استمرار الأبحاث في هذا المجال، قررت العديد من الشركات توسيع نطاق التصنيع الإضافي خارج المختبرات وجعله قابلًا للاستخدام على نطاق واسع. سنستعرض الآن بعض هذه الشركات وحلولها.
1. Allevi
Allevi، شركة معروفة بحلول الطباعة الحيوية في هندسة الأنسجة ثلاثية الأبعاد، وأبحاث الأعضاء على الشريحة، واختبار الأدوية، وتطوير المواد الحيوية، والطب التجديدي، تدعي أنها تخدم مئات المختبرات حول العالم. بالإضافة إلى ذلك، تقدم مجموعة شاملة من منتجات التصنيع الإضافي، مما يعزز مجال الرعاية الصحية والتشخيص. تشمل مجموعة منتجاتها برامج الطباعة الحيوية، والحبر الحيوي، والإضافات، والخلايا، والمواد الكيماوية، واللوازم الاستهلاكية.
ومن الجدير بالذكر أن Allevi تنتج بعضًا من أكثر الطابعات الحيوية تقدمًا من الناحية التقنية. تم تصميم طابعات Allevi 3 الحيوية خصيصًا وتحسينها للبحث في مجالات متنوعة مثل هندسة الأنسجة، وعلوم المواد، والطب التجديدي، ونمذجة الأمراض، والثقافة ثلاثية الأبعاد، والأنظمة الميكروفسيولوجية، وتوصيل الأدوية، وغيرها. بالإضافة إلى ذلك، تقدم الشركة خدمات مثل الطباعة الحيوية المخصصة لمشاريع مختلفة، بما في ذلك الهياكل الداعمة الخالية من الخلايا، والأعضاء على الشريحة، وطباعة الأوعية الدموية، والطباعة متعددة المواد.
DDD مخطط السعر
Allevi الآن جزء من شركة 3D Systems Corporation (DDD ) (NYSE:DDD). في عام 2022، أبلغت الشركة عن إيرادات سنوية كاملة قدرها 538,031,000 دولار، مسجلة انخفاضًا بنسبة 12.6٪ مقارنةً بإيرادات 2021 التي بلغت 615,639,000 دولار. بالإضافة إلى ذلك، سجلت خسارة صافية قدرها 122,711,000 دولار، ما يُترجم إلى خسارة مخففة للسهم بقيمة 0.96 دولار وخسارة مخففة غير GAAP للسهم بقيمة 0.23 دولار لعام 2022.
2. EOS
توفر EOS مجموعة واسعة من حلول الطباعة ثلاثية الأبعاد لتقنية الطب، تلبي كلًا من نماذج الإنتاج المخصصة والمُحسّنة. تمكّن حلول الطباعة ثلاثية الأبعاد الصناعية للشركة في مجال الأطراف الاصطناعية والأجهزة الداعمة المصنعين من الالتزام بإرشادات الجودة والشهادات الصارمة مع الحفاظ على حرية التصميم الفردية وإدارة التكاليف.
في مجال تقنية الأسنان، تساعد حلول الطباعة ثلاثية الأبعاد من EOS المختبرات ومقدمي الخدمات في تقديم منتجات عالية الجودة بشكل مستمر. بالإضافة إلى ذلك، تتميز تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد من EOS بقدرتها على إنشاء مجموعة متنوعة من الهياكل السطحية. تُعد هذه القدرة مفيدة بشكل خاص للعمليات مثل الاندماج العظمي، مما يسهل التكامل بين أنسجة العظام الحية وسطح الزرعات العظمية. كما تلعب تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد من EOS دورًا حيويًا في تحسين مكونات معدات المختبر وأجهزة التصوير التشخيصي.
تُفيد مقدمي الخدمات بإنتاج خالٍ من الأدوات يساعد على تقليل تكاليف التجميع. تأتي الحلول بخصائص تصميم مرنة وتكامل وظيفي. علاوة على ذلك، تُسرّع تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد من EOS دورات التطوير وتقلل من فترة الوصول إلى السوق.
شركة Transworld Systems استحوذت على EOS
3. GE Additive
تساعد GE Additive في تطبيق التصنيع الإضافي في مجال العلوم الطبية من خلال حلول قائمة على المنتجات وآلات الطباعة ثلاثية الأبعاد. تستبدل عملية EBM الخاصة بها لأكواب الحوض التقليدية بطبقات شبكية ثلاثية الأبعاد، مما يحسن التثبيت الأولي ويسمح باندماج أسرع ونمو عظام أفضل.
تم تصميم هياكلها الشبكية بحجم مسام سريري مُحسّن يبلغ 650 ميكرون. كما تنتج GE Additive مساحيق معتمدة وعالية الأداء لصناعة العظام تتميز بارتفاع الكروية، وانخفاض المسامية، ومحتوى قليل من الجسيمات الثانوية، وتدفق وكثافة تعبئة من الدرجة الأولى.
كما توفر GE آلات التصنيع الإضافي. تم تحسين جهاز Arcam EBM Q10 plus للإنتاج المتسلسل للزرعات العظمية. تساعد سلسلة Concept Laser M2 Series 5 في الحفاظ على التناسق وإنتاج قطع عالية الجودة قابلة للتكرار على نطاق واسع. عائلة Concept Laser Mlab من الأدوات مناسبة للإنتاج السريع والفعال لأجزاء ذات جودة سطحية عالية.
GE مخطط السعر
في الربع الثالث من عام 2023، أبلغت GE عن إيرادات قدرها US$17.3 مليار.
مستقبل التصنيع الإضافي في تشخيصات الرعاية الصحية
لقد رأينا بالفعل باحثين من أرقى الجامعات حول العالم يعملون على ابتكارات في التصنيع الإضافي. ستجعل هذه الابتكارات بالتأكيد تشخيصات الرعاية الصحية أكثر سهولة، وأقل اعتمادًا على المستهلكات والملحقات، وأسرع، وأسهل في النشر. إلى جانب الشركات التي ذكرناها أعلاه، تعمل العديد من الشركات المبتكرة الأخرى على توسيع حلول الطباعة ثلاثية الأبعاد في تقنيات الصحة والطب.
على سبيل المثال، تقدم شركة Materialise البلجيكية المتخصصة في الطباعة ثلاثية الأبعاد برامج طباعة ثلاثية الأبعاد للباحثين والجراحين، وأدلة جراحية مخصصة، وأدوات أخرى في نقطة الرعاية. كما تبيع حلولًا عظمية قابلة للتخصيص، بما في ذلك زرعات الكتف، والحوض، والوجه والفك.
توفر شركة Stratasys التي تتخذ من مينيسوتا مقرًا لها قدرات الطباعة ثلاثية الأبعاد لنماذج تخطيط الجراحة، وتدريب وتعليم المتخصصين في الرعاية الصحية، ونمذجة الأجهزة الطبية، وزرعات الأسنان.
ستساعد التعاون المتناغم بين الباحثين والمؤسسات العلمية والأطباء والجراحين وشركات التصنيع على تعزيز الاستفادة من التصنيع الإضافي أو الطباعة ثلاثية الأبعاد لصالح تشخيصات الرعاية الصحية.
انقر هنا للحصول على قائمة بأفضل عشرة أسهم للتصنيع الإضافي والطباعة ثلاثية الأبعاد التي يجب مراقبتها.
