Προσθετική κατασκευή
Μπορεί η Προσθετική Κατασκευή να Βελτιώσει την Τεχνολογία Διαγνωστικής Υγείας;
Προσθέστε το Securities.io στις προτιμώμενες πηγές σας στο Google
Η προσθετική κατασκευή, με τις πολυάριθμες εφαρμογές της σε διάφορους κλάδους, κυμαίνεται από τη δημιουργία ακροφυσίων καυσίμου για αεροπορικές μηχανές έως την επισκευή κεφαλών καυστήρα για αεριογενείς τουρμπίνες. Είναι γνωστή για την ανθεκτικότητά της, το ελαφρύ βάρος, τις δυνατότητες γεωμετρικής βελτιστοποίησης και τη μειωμένη διάρκεια επισκευής, καθώς και άλλα ανταγωνιστικά πλεονεκτήματα.
Στην υγειονομική περίθαλψη, έχει εδραιώσει σημαντική παρουσία. Ιδιαίτερα, η ιστορία της προσθετικής κατασκευής, ή τρισδιάστατης εκτύπωσης, είναι συνυφασμένη με τις ιατρικές επιστήμες για πολλές δεκαετίες.
Αλλά πριν εμβαθύνουμε περισσότερο στις δυνατότητες της προσθετικής κατασκευής στην τεχνολογία διαγνωστικής υγείας, ας κάνουμε πρώτα μια σύντομη επισκόπηση της προσθετικής κατασκευής. Θα εξερευνήσουμε τον ορισμό της και θα κατανοήσουμε τον κρίσιμο ρόλο της στην εξέλιξη των ιατρικών επιστημών.
Κάντε κλικ εδώ για τη λίστα των καλύτερων μετοχών βιοεκτύπωσης 3D.
Προσθετική Κατασκευή και η Ιστορία της στις Ιατρικές Επιστήμες
Η ASTM Society, παλαιότερα γνωστή ως American Society for Testing and Materials, ορίζει την προσθετική κατασκευή ως «μια διαδικασία ένωσης υλικών για τη δημιουργία αντικειμένων από δεδομένα 3Δ μοντέλου, συνήθως στρώση με στρώση, σε αντίθεση με τις μεθόδους αφαιρετικής κατασκευής».
Ο τομέας των ιατρικών επιστημών αξιοποιεί την τρισδιάστατη εκτύπωση από τα τέλη της δεκαετίας του 1990 και τις αρχές της δεκαετίας του 2000. Βοήθησε στην παραγωγή οδοντικών εμφυτευμάτων και προσαρμοσμένων προσθετικών. Αυτά ήταν προϊόντα που απαιτούσαν εξατομικευμένη προσαρμογή για κάθε ασθενή και δεν μπορούσαν να παραχθούν σε μεγάλες ποσότητες. Η τρισδιάστατη εκτύπωση κάλυπτε αυτά τα κριτήρια.
Η τρισδιάστατη εκτύπωση βοήθησε επίσης τον τομέα της ορθοπεδικής, επιτρέποντας στους ορθοπεδικούς χειρουργούς να δημιουργούν δομές που ταιριάζουν και μιμούνται συγκεκριμένα τα φυσιολογικά χαρακτηριστικά του ασθενούς. Πριν, αυτοί οι ασθενείς δεν είχαν άλλες επιλογές εκτός από τα «ένα μέγεθος ταιριάζει σε όλους» εμφυτεύματα. Από τα εμφυτεύματα και τα προσθετικά, το επόμενο βήμα που έλαβε η τρισδιάστατη εκτύπωση κατευθύνθηκε προς οργανικά μιμητικά συσκευές.
Στις αρχές της δεκαετίας του 2000, η ομάδα ερευνητών του Boston Children’s Hospital χρησιμοποίησε την τεχνική «σκαλωσιά», μια μέθοδο κατασκευής που διευκόλυνε τη χειροκίνητη κατασκευή αντικαταστάσεων της κύστης από κολλαγόνο και συνθετικό πολυμερές. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος ήταν χρονοβόρα και δύσκολα αναπαραγώγιμη. Ήταν επίσης μια δαπανηρή προσέγγιση για την κατασκευή οργάνων. Τελικά, η προσθετική κατασκευή εμφανίστηκε για να βοηθήσει στην επίλυση αυτού του προβλήματος.
Οι ερευνητές του Wake Forest Institute for Regenerative Medicine ανέπτυξαν τελικά μηχανές ικανές να εκτυπώνουν σταθερά όργανα και ιστούς για κλινικές δοκιμές. Μετά από αυτήν την πρόοδο, μια άλλη ομάδα Βραζιλιάνων ερευνητών προχώρησε περαιτέρω, επιτυγχάνοντας τη βιοεκτύπωση οργανοειδών. Αυτά τα οργανοειδή μπορούσαν να εκτελούν όλες τις λειτουργίες του ανθρώπινου ήπατος, συμπεριλαμβανομένης της σύνθεσης πρωτεϊνών, της αποθήκευσης βιταμινών και της έκκρισης χολής. Ωστόσο, αυτά τα μικροσκοπικά ήπαρα δεν ήταν ακόμη βιώσιμα ως μεταμοσχευόμενες αντικαταστάσεις για πραγματικά ανθρώπινα ήπαρα.
Σε αυτό το σημείο, ενώ η προσθετική κατασκευή ή η τρισδιάστατη εκτύπωση συνέχιζε να βρίσκει αξία στον τομέα των εφαρμοσμένων ιατρικών επιστημών, η εφαρμογή της παρέμενε κυρίως περιορισμένη σε κλινικές δοκιμές και εργαστηριακές δοκιμές.
Φυσικά, ήρθε στο μυαλό των ερευνητών και των ιατρών που συμμετέχουν να αξιοποιήσουν την προσθετική κατασκευή για τη βελτίωση της τεχνολογίας διαγνωστικής υγείας, η οποία κατέχει σημαντικό μέγεθος αγοράς παγκοσμίως.
Η Παγκόσμια Αγορά της Τεχνολογίας Διαγνωστικής Υγείας
Η αγορά τεχνολογίας διαγνωστικής υγείας βρίσκεται σε φάση επέκτασης. Αυτή η ανάπτυξη υπογραμμίζεται από πρόσφατη έρευνα και έρευνα που πραγματοποιήθηκε από τη Deloitte, αποκαλύπτοντας σημαντική αύξηση του αριθμού των καταναλωτών υγειονομικής περίθαλψης των ΗΠΑ που χρησιμοποιούν τεχνολογία διαγνωστικών για διάφορους σκοπούς από το 2018 έως το 2022.
Συγκεκριμένα, το ποσοστό των καταναλωτών που χρησιμοποιούν φορετές συσκευές, εφαρμογές, ψηφιακούς βοηθούς και έξυπνες συσκευές για τη μέτρηση στόχων φυσικής κατάστασης και βελτίωσης της υγείας αυξήθηκε από 42% το 2018 σε 49% το 2022. Επιπλέον, το ποσοστό των ανθρώπων που χρησιμοποιούν αυτές τις τεχνολογίες για την παρακολούθηση προβλημάτων υγείας επίσης αυξήθηκε, περνώντας από 27% το 2018 σε 34% το 2022.
Δεν μόνο οι αριθμοί υιοθέτησης αυξήθηκαν, αλλά η τεχνολογία διαγνωστικής υγείας παρουσίασε επίσης σημαντικά βελτιωμένα επίπεδα ικανοποίησης μεταξύ των καταναλωτών. Από εκείνους που χρησιμοποιούν αυτές τις συσκευές, το 78% αναγνώρισε θετική επίδραση στη συμπεριφορά τους. Συνολικά, το 85% των καταναλωτών εξέφρασε άνεση στη χρήση διαγνωστικών δοκιμών για την αξιολόγηση της υγείας και των κινδύνων υγείας τους.
Η συνέπεια των βελτιωμένων επιπέδων ικανοποίησης των πελατών έχει επηρεάσει θετικά το ενδιαφέρον των επενδυτών και της βιομηχανίας στην τεχνολογία διαγνωστικής υγείας. Το πρώτο εξάμηνο του 2021, οι επενδυτές έβαλαν σχεδόν 15 δισεκατομμύρια δολάρια σε 372 ψηφιακές συμφωνίες υγειονομικής περίθαλψης, μια σημαντική αύξηση σε σύγκριση με μια δεκαετία πριν, όταν οι αριθμοί περιορίζονταν σε λιγότερο από 100 συμφωνίες και μόνο 1,1 δισεκατομμύρια δολάρια επενδύσεων.
Αντανακλώντας αυτό το θετικό ενδιαφέρον της βιομηχανίας στην τεχνολογία διαγνωστικής υγείας, το υποτμήμα των εφαρμογών προσθετικής κατασκευής επίσης παρουσίασε αξιοσημείωτες προόδους. Ένα κύριο παράδειγμα είναι η ανάπτυξη επιτόπιων δοκιμών τρισδιάστατης εκτύπωσης από ερευνητές του Πανεπιστημίου McGill.
Lab-on-a-Chip: Μια Τρισδιάστατη Εκτύπωση Επανάσταση στην Τεχνολογία Διαγνωστικής Υγείας
Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου McGill έχουν εφευρέσει μια τεχνολογία διαγνωστικού «εργαστηρίου σε μικροτσίπ» που θα μπορούσε να αλλάξει το παιχνίδι. Το τσιπ μπορεί να κατασκευαστεί μέσω τρισδιάστατης εκτύπωσης εντός 30 λεπτών.
Ο καθηγητής David Juncker, πρόεδρος του Τμήματος Βιοϊατρικής Μηχανικής στο McGill και κύριος συγγραφέας της μελέτης, δήλωσε ότι η τεχνολογία θα βοηθήσει «άτομα, ερευνητές και βιομηχανίες να εξερευνήσουν νέες δυνατότητες και εφαρμογές με πιο οικονομικό και φιλικό προς το χρήστη τρόπο».
Η καινοτομία στην εφαρμοσμένη της μορφή μπορεί να βοηθήσει στην κλιμάκωση και επιτάχυνση των διαγνωστικών δοκιμών, εξοπλίζοντας τους επαγγελματίες υγείας με το εύρος και τη δυνατότητα να «δημιουργούν προσαρμοσμένες λύσεις για συγκεκριμένες ανάγκες ακριβώς στο σημείο φροντίδας».
Πώς Λειτουργεί το Lab-on-a-Chip;
Οι ερευνητές ανέπτυξαν καπλαρικά τσιπ με δυνατότητα λειτουργίας ως μικροσκοπικά εργαστήρια. Σε αντίθεση με τους μικροεπεξεργαστές υπολογιστών, αυτά τα καπλαρικά τσιπ είναι μονής χρήσης και λειτουργούν χωρίς εξωτερική πηγή ενέργειας. Η διαδικασία διευκολύνεται από μια απλή λωρίδα χαρτιού που χρησιμοποιεί την καπλαρική δράση, παρόμοια με το πώς τα χαρτοπετσέτες απορροφούν υγρά χυμούς σε ένα τραπέζι κουζίνας.
Σε αυτή τη μέθοδο, δεν απαιτούνται περιφερειακές συσκευές, όπως συμβαίνει στις παραδοσιακές διαγνώσεις. Τα καπλαρικά τσιπ που χρησιμοποιούνται σε αυτή τη μέθοδο είναι τρισδιάστατα εκτυπώσιμα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μια σειρά δοκιμών, συμπεριλαμβανομένης της ποσοτικοποίησης αντισωμάτων COVID-19.
Τρισδιάστατη Εκτύπωση για Κόστος-Αποδοτικές Μεθόδους Ανίχνευσης Ασθενειών
Οι ερευνητές του MIT ανέπτυξαν μια άλλη λύση προσθετικής κατασκευής ή λύση βασισμένη στην τρισδιάστατη εκτύπωση για τη δημιουργία φθηνών και ακριβών εργαλείων ανίχνευσης ασθενειών. Οι ερευνητές, σε αυτήν την περίπτωση, αξιοποιούν την τρισδιάστατη εκτύπωση για την παραγωγή αυτοθέρμαντων μικρορευστοδυναμικών συσκευών.
Η μικρορευστοδυναμική αναφέρεται στη χρήση μικροσκοπικών μηχανών που μπορούν να χειρίζονται υγρά και να διευκολύνουν χημικές αντιδράσεις. Η τεχνολογία θεωρείται πιθανός παράγοντας αλλαγής παιχνιδιού, καθώς μπορεί να ανιχνεύσει ασθένειες σε μικροσκοπικά δείγματα αίματος ή υγρών.
Η μικρορευστοδυναμική χρησιμοποιείται ήδη στον τομέα της διάγνωσης. Ωστόσο, συχνά απαιτεί μια πολύπλοκη και δαπανηρή διαδικασία κατασκευής, η οποία είναι δύσκολη στην κλιμάκωση.
Η λύση της ομάδας του MIT χρησιμοποιεί πολυ-υλική τρισδιάστατη εκτύπωση για τη δημιουργία αυτοθέρμαντων μικρορευστοδυναμικών συσκευών. Αυτές οι συσκευές διαθέτουν ενσωματωμένα στοιχεία θέρμανσης.
Η διαδικασία απαιτεί μια ενιαία και φθηνή διαδικασία κατασκευής. Και η τεχνολογία είναι εξαιρετικά προσαρμόσιμη, με τη χαμηλού κόστους διαδικασία κατασκευής να απαιτεί μόνο περίπου 2 δολάρια ΗΠΑ υλικών για την παραγωγή μιας άμεσα χρησιμοποιήσιμης μικρορευστοδυναμικής συσκευής.
Με τη συνεχιζόμενη έρευνα σε αυτόν τον τομέα, πολλές εταιρείες αποφάσισαν να μεταφέρουν την προσθετική κατασκευή πέρα από το πεδίο των εργαστηρίων και να την κάνουν χρήσιμη για μαζική χρήση. Τώρα θα δούμε μερικές τέτοιες εταιρείες και τις λύσεις τους.
1. Allevi
Η Allevi, μια εταιρεία γνωστή για τις λύσεις βιοεκτύπωσης στην τρισδιάστατη μηχανική ιστών, την έρευνα organ-on-chip, τη δοκιμή φαρμάκων, την ανάπτυξη βιοϋλικών και την αναγεννητική ιατρική, ισχυρίζεται ότι εξυπηρετεί εκατοντάδες εργαστήρια παγκοσμίως. Πέρα από αυτό, προσφέρει επίσης μια ολοκληρωμένη γκάμα προϊόντων προσθετικής κατασκευής, ενισχύοντας τον τομέα της υγειονομικής περίθαλψης και της διάγνωσης. Η σειρά των προϊόντων της περιλαμβάνει λογισμικό βιοεκτύπωσης, βιομελάνες, πρόσθετα, κύτταρα, αντιδραστήρια και καταναλωτικά υλικά.
Ιδιαίτερα, η Allevi παράγει μερικούς από τους πιο τεχνολογικά προηγμένους βιοπριντερ. Οι βιοπριντερ Allevi 3 έχουν σχεδιαστεί και βελτιστοποιηθεί ειδικά για έρευνα σε διάφορους τομείς όπως η μηχανική ιστών, η επιστήμη των υλικών, η αναγεννητική ιατρική, η μοντελοποίηση ασθενειών, η τρισδιάστατη καλλιέργεια, τα μικροφυσιολογικά συστήματα, η χορήγηση φαρμάκων και άλλα. Επιπλέον, η εταιρεία παρέχει υπηρεσίες όπως προσαρμοσμένες βιοεκτυπώσεις για διάφορα έργα, συμπεριλαμβανομένων των σκαλωσιών χωρίς κύτταρα, organ-on-a-chip, εκτυπώσεις αγγειακού δικτύου και πολυ-υλικές εκτυπώσεις.
DDD Διάγραμμα τιμής
Η Allevi είναι πλέον μέρος της 3D Systems Corporation (DDD ) (NYSE:DDD). Το 2022, η εταιρεία ανακοίνωσε ετήσιο έσοδο 538.031.000 δολαρίων, σημειώνοντας μείωση 12,6% σε σύγκριση με το 2021, όταν το έσοδο ήταν 615.639.000 δολάρια. Επιπλέον, κατέγραψε καθαρή ζημιά 122.711.000 δολαρίων, που μεταφράζεται σε αραίωση ζημίας ανά μετοχή 0,96 δολαρίου και αραίωση μη-GAAP ζημίας ανά μετοχή 0,23 δολαρίου για το 2022.
2. EOS
Η EOS παρέχει μια ευρεία γκάμα λύσεων τρισδιάστατης εκτύπωσης για την ιατρική τεχνολογία, εξυπηρετώντας τόσο προσαρμοσμένα όσο και βελτιστοποιημένα παραδείγματα παραγωγής. Οι βιομηχανικές λύσεις τρισδιάστατης εκτύπωσης της εταιρείας για ορθώματα και προσθετικά επιτρέπουν στους κατασκευαστές να τηρούν αυστηρές οδηγίες ποιότητας και πιστοποίησης, διατηρώντας ταυτόχρονα την ατομική ελευθερία σχεδίασης και διαχειριζόμενοι το κόστος.
Στον τομέα της οδοντιατρικής τεχνολογίας, οι λύσεις τρισδιάστατης εκτύπωσης της EOS βοηθούν εργαστήρια και παρόχους υπηρεσιών να παραδίδουν συνεχώς προϊόντα υψηλής ποιότητας. Επιπλέον, η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης της EOS είναι ικανή να δημιουργεί μια ποικιλία επιφανειακών δομών. Αυτή η δυνατότητα είναι ιδιαίτερα ωφέλιμη για διαδικασίες όπως η οσσιονένωση, διευκολύνοντας την ενσωμάτωση μεταξύ ζωντανού οστικού ιστού και της επιφάνειας των οστικών εμφυτευμάτων. Η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης της EOS παίζει επίσης κρίσιμο ρόλο στη βελτιστοποίηση εξαρτημάτων για εργαστηριακό εξοπλισμό και διαγνωστικές απεικονιστικές συσκευές.
Παρέχει όφελος στους παρόχους υπηρεσιών με παραγωγή χωρίς εργαλεία, η οποία βοηθά στη μείωση του κόστους συναρμολόγησης. Οι λύσεις προσφέρουν ευέλικτο σχεδιασμό και ιδιότητες λειτουργικής ενσωμάτωσης. Επιπλέον, η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης της EOS επιταχύνει τους κύκλους ανάπτυξης και μειώνει το χρόνο εισόδου στην αγορά.
Η Transworld Systems εξαγόρασε την EOS για άγνωστο ποσό τον Δεκέμβριο του 2021, η οποία είναι ιδιωτική εταιρεία με έδρα το Wilmington, Delaware, Ηνωμένες Πολιτείες.
3. GE Additive
Η GE Additive βοηθά στην εφαρμογή της προσθετικής κατασκευής στον τομέα των ιατρικών επιστημών με λύσεις βασισμένες σε προϊόντα και μηχανές τρισδιάστατης εκτύπωσης. Η διαδικασία EBM για τα ακεταβούλια κούπες αντικαθιστά τις παραδοσιακές επιστρώσεις με τρισδιάστατες δομές πλέγματος, βελτιώνοντας την αρχική στερέωση και επιτρέποντας ταχύτερη συγχώνευση και ενσωμάτωση οστού.
Οι δομές πλέγματος της έχουν σχεδιαστεί για κλινικά βέλτιστο μέγεθος πόρων 650 μικρόμετρα. Η GE Additive επίσης δημιουργεί πιστοποιημένες, υψηλής απόδοσης σκόνες για τη βιομηχανία ορθοπεδικής με υψηλή σφαιρικότητα, χαμηλή πορωτικότητα, ελάχιστο περιεχόμενο δορυφόρων και άριστη ροή και πυκνότητα συσκευασίας.
Η GE επίσης προμηθεύει μηχανές προσθετικής κατασκευής. Η Arcam EBM Q10 plus είναι βελτιστοποιημένη για τη σειριακή παραγωγή ορθοπεδικών εμφυτευμάτων. Η σειρά Concept Laser M2 Series 5 βοηθά στη διατήρηση της συνέπειας και στην παραγωγή επαναλαμβανόμενων, υψηλής ποιότητας εξαρτημάτων σε κλίμακα. Η οικογένεια εργαλείων Concept Laser Mlab είναι κατάλληλη για γρήγορη και αποδοτική παραγωγή εξαρτημάτων υψηλής ποιότητας επιφάνειας.
GE Διάγραμμα τιμής
Για το τρίτο τρίμηνο του 2023, η GE ανακοίνωσε έσοδα ύψους 17,3 δισεκατομμυρίων δολαρίων ΗΠΑ.
Το Μέλλον της Προσθετικής Κατασκευής στη Διαγνωστική Υγείας
Έχουμε ήδη δει ερευνητές από κορυφαία πανεπιστήμια παγκοσμίως να εργάζονται σε καινοτομίες προσθετικής κατασκευής. Αυτές οι καινοτομίες σίγουρα θα κάνουν τη διαγνωστική υγείας πιο προσιτή, λιγότερο περιφερική και απαιτητική σε καταναλωτικά υλικά, γρήγορη και εύκολη στην υλοποίηση. Εκτός από τις εταιρείες που αναφέραμε παραπάνω, πολλές άλλες καινοτόμες επιχειρήσεις εργάζονται για την κλιμάκωση λύσεων τρισδιάστατης εκτύπωσης στην τεχνολογία υγείας και τη μετεχνολογία.
Για παράδειγμα, η βελγική εταιρεία τρισδιάστατης εκτύπωσης Materialise προσφέρει λογισμικό τρισδιάστατης εκτύπωσης για ερευνητές και χειρουργούς, εξατομικευμένους χειρουργικούς οδηγούς και άλλα εργαλεία στο σημείο φροντίδας. Επίσης, πωλεί προσαρμόσιμες λύσεις ορθοπεδικής, συμπεριλαμβανομένων των εμφυτευμάτων ώμου, ακεταβούλιας ισχίου και κρανιο-μαξιλοπροσωπικών εμφυτευμάτων.
Η εταιρεία με έδρα το Μινεσότα Stratasys προσφέρει δυνατότητες τρισδιάστατης εκτύπωσης για μοντέλα προγραμματισμού χειρουργικών επεμβάσεων, εκπαίδευση και κατάρτιση επαγγελματιών υγείας, πρωτοτυπία ιατρικών συσκευών και οδοντικά εμφυτεύματα.
Μια συνεργατική συνεργασία μεταξύ ερευνητών, επιστημονικών ιδρυμάτων, ιατρών, χειρουργών και κατασκευαστικών εταιρειών θα βοηθήσει στην περαιτέρω αξιοποίηση της προσθετικής κατασκευής ή της τρισδιάστατης εκτύπωσης προς όφελος της διαγνωστικής υγείας.
