Maaari bang Mapabuti ng Additive Manufacturing ang Teknolohiyang Diagnostiko sa Pangangalagang Pangkalusugan?

Ang additive manufacturing, na may iba’t ibang aplikasyon sa maraming industriya, ay sumasaklaw mula sa paggawa ng mga nozzle ng gasolina para sa mga engine ng eroplano hanggang sa pag-aayos ng mga ulo ng burner para sa mga gas turbine. Kilala ito sa tibay, magaan na katangian, kakayahang mag-optimize ng geometry, at pinaikling oras ng pag-aayos, kasama ang iba pang mga kompetitibong bentahe.

Sa pangangalagang pangkalusugan, ito ay nagtatag ng malaking presensya. Kapansin-pansin, ang kasaysayan ng additive manufacturing, o 3D printing, ay nakaugnay sa agham medikal sa loob ng maraming dekada.

Ngunit bago tayo sumisid nang mas malalim sa potensyal ng additive manufacturing sa teknolohiyang diagnostiko sa pangangalagang pangkalusugan, magbigay muna tayo ng maikling pangkalahatang-ideya tungkol sa additive manufacturing. Susuriin natin ang kahulugan nito at mauunawaan ang mahalagang papel nito sa pag-unlad ng agham medikal.

Additive Manufacturing at ang Kasaysayan Nito sa Agham Medikal

Ang ASTM Society, na dating kilala bilang American Society for Testing and Materials, ay naglalarawan ng additive manufacturing bilang “isang proseso ng pagsasama ng mga materyales upang lumikha ng mga bagay mula sa data ng 3D model, karaniwang patong-patong, bilang kabaligtaran ng mga metodolohiyang subtractive manufacturing.”

Ang larangan ng agham medikal ay gumagamit ng 3D printing mula huling bahagi ng 1990s hanggang unang bahagi ng 2000s. Nakatulong ito sa paggawa ng mga dental implant at pasadyang prosthetic. Ang mga produktong ito ay nangangailangan ng pasadyang pag-customize para sa pasyente at hindi maaaring gawin nang maramihan. Natugunan ng 3D printing ang mga pamantayang ito.

Nakatulong din ang 3D printing sa larangan ng ortopediks sa pamamagitan ng pagtulong sa mga orthopedic surgeon na lumikha ng estruktura na tiyak na tumutugma at ginagaya ang pisyolohikal na katangian ng pasyente. Dati, ang mga pasyenteng ito ay walang ibang pagpipilian kundi tanggapin ang mga implant na “isang sukat para sa lahat.” Mula sa mga implant at prosthetic, ang susunod na hakbang na ginawa ng 3D printing ay nakatuon sa mga organikong mimetikong aparato.

Sa unang bahagi ng 2000s, ang pangkat ng mga mananaliksik ng Boston Children’s Hospital ay gumamit ng “scaffolding,” isang pamamaraan ng konstruksiyon na nagpadali sa manu-manong paggawa ng mga kapalit na pantog mula sa collagen at synthetic polymer. Gayunpaman, ang pamamaraang ito ay matagal at hindi madaling ulitin. Ito rin ay magastos na paraan ng paggawa ng organo. Sa wakas, pumasok ang additive manufacturing upang makatulong lutasin ang problemang ito.

Ang mga mananaliksik ng Wake Forest Institute for Regenerative Medicine ay kalaunan nakabuo ng mga makina na kayang magpatuloy sa pagpi-print ng mga organo at tisyu para sa mga klinikal na pagsubok. Pagkatapos ng pag-unlad na ito, isang pangkat ng mga mananaliksik mula Brazil ang nagpatuloy sa progreso sa pamamagitan ng matagumpay na bioprinting ng mga organoid. Ang mga organoid na ito ay kayang magsagawa ng lahat ng tungkulin ng atay ng tao, kabilang ang paggawa ng protina, pag-iimbak ng bitamina, at paglabas ng apdo. Gayunpaman, ang mga miniatureng atay na ito ay hindi pa magagamit bilang kapalit na transplant para sa tunay na atay ng tao.

Sa puntong ito, habang patuloy na nakikita ang halaga ng additive manufacturing o 3D printing sa larangan ng applied medical sciences, ang aplikasyon nito ay pangunahing limitado pa rin sa mga klinikal na pagsubok at mga pagsusuri sa laboratoryo.

Natural na napag-isipan ng mga mananaliksik at mga doktor na sangkot na gamitin ang additive manufacturing upang mapabuti ang teknolohiyang diagnostiko sa pangangalagang pangkalusugan, na may malaking sukat ng merkado sa buong mundo.

I-click dito para sa listahan ng pinakamahusay na mga stock sa 3D bioprinting.

Ang Pandaigdigang Merkado ng Teknolohiyang Diagnostiko sa Pangangalagang Pangkalusugan

Ang merkado ng teknolohiyang diagnostiko sa pangangalagang pangkalusugan ay nasa mode ng pagpapalawak. Ang paglago na ito ay binibigyang-diin ng kamakailang pananaliksik at isang survey na isinagawa ng Deloitte, na nagpakita ng makabuluhang pagtaas sa bilang ng mga konsumer ng pangangalagang pangkalusugan sa US na gumagamit ng teknolohiyang diagnostiko para sa iba’t ibang layunin mula 2018 hanggang 2022.

Partikular, ang porsyento ng mga konsumer na gumagamit ng mga wearable, app, digital assistant, at mga matatalinong aparato upang sukatin ang kalusugan at layunin sa pagpapabuti ng kalusugan ay tumaas mula 42% noong 2018 hanggang 49% noong 2022. Dagdag pa, ang proporsyon ng mga taong gumagamit ng mga teknolohiyang ito upang subaybayan ang mga isyu sa kalusugan ay tumaas din, mula 27% noong 2018 hanggang 34% noong 2022.

Hindi lamang tumaas ang bilang ng pag-aampon, kundi ang Teknolohiyang Diagnostiko sa Pangangalagang Pangkalusugan ay nakaranas din ng makabuluhang pagtaas ng antas ng kasiyahan ng mga konsumer. Sa mga gumagamit ng mga aparatong ito, 78% ang nakilala ang positibong epekto sa kanilang pag-uugali. Sa pangkalahatan, 85% ng mga konsumer ang nagsabi na komportable silang gumamit ng mga diagnostic test upang tasahin ang kanilang kalusugan at mga panganib sa kalusugan.

Ang resulta ng pinahusay na antas ng kasiyahan ng mga customer ay positibong nakaapekto sa interes ng mga mamumuhunan at industriya sa teknolohiyang diagnostiko sa pangangalagang pangkalusugan. Sa unang kalahati ng 2021, ang mga mamumuhunan ay naglagay ng halos US$15 bilyon sa 372 na digital healthcare deal, isang malaking pagtaas kumpara sa isang dekada na ang nakalipas, kung kailan ang bilang ay limitado sa mas mababa sa 100 na deal at US$1.1 bilyon lamang na pamumuhunan.

Kasabay ng positibong interes ng industriya sa teknolohiyang diagnostiko sa pangangalagang pangkalusugan, ang subsegment ng mga aplikasyon ng additive manufacturing ay nakakita rin ng kapansin-pansing pag-unlad. Isang pangunahing halimbawa nito ay ang pagbuo ng mga on-the-spot na 3D-printed na pagsusuri ng mga mananaliksik mula sa McGill University.

Lab-on-a-Chip: Isang 3D-Printed na Pagsusulong sa Teknolohiyang Diagnostiko sa Pangangalagang Pangkalusugan

Ang mga mananaliksik mula sa McGill University ay nakalikha ng isang “lab on a chip” na teknolohiyang diagnostiko na maaaring magbago ng laro. Ang chip ay maaaring gawin sa pamamagitan ng 3D printing sa loob ng 30 minuto.

Propesor David Juncker, Tagapangulo ng Department of Biomedical Engineering sa McGill at senior na may-akda ng pag-aaral, ay nagsabi na ang teknolohiya ay makakatulong “sa mga indibidwal, mananaliksik, at industriya na tuklasin ang mga bagong posibilidad at aplikasyon sa mas matipid at madaling gamitin na paraan.”

Ang inobasyon sa kanyang praktikal na anyo ay makakatulong na palakihin at pabilisin ang diagnostic testing sa pamamagitan ng pagbibigay sa mga propesyonal sa pangangalagang pangkalusugan ng kakayahan at saklaw upang “lumikha ng mga pasadyang solusyon para sa tiyak na pangangailangan mismo sa punto ng pangangalaga.”

Paano Gumagana ang Lab-on-a-Chip?

Ang mga mananaliksik ay nag-develop ng mga capillary chip na may potensyal na magsilbing maliliit na laboratoryo. Hindi tulad ng mga microprocessor ng computer, ang mga capillary chip na ito ay pang-isang-gamit lamang at gumagana nang walang panlabas na pinagmumulan ng kuryente. Ang proseso ay pinadadali ng isang simpleng paper strip na gumagamit ng capillary action, katulad ng kung paano sumisipsip ang mga paper towel ng likidong tumagas sa mesa ng kusina.

Sa pamamaraang ito, hindi kailangan ng mga peripheral, tulad ng sa tradisyunal na diagnostiko. Ang mga capillary chip na ginagamit sa pamamaraang ito ay maaaring i-3D print at magagamit para sa iba’t ibang pagsusuri, kabilang ang pagsukat ng antibodies para sa COVID-19.

3D Printing para sa Matipid na Paraan ng Pagtuklas ng Sakit

Ang mga mananaliksik ng MIT ay nakabuo ng isa pang solusyon na pinapagana ng additive manufacturing o 3D printing upang lumikha ng mura at tumpak na mga kasangkapan sa pagtuklas ng sakit. Sa kasong ito, ginagamit ng mga mananaliksik ang 3D printing upang gumawa ng mga self-heating microfluidic device.

Ang microfluidics ay tumutukoy sa paggamit ng maliliit na makina na maaaring manipulahin ang mga likido at magpadali ng mga kemikal na reaksyon. Ang teknolohiyang ito ay itinuturing na potensyal na game changer dahil kaya nitong matuklasan ang mga sakit sa napakaliit na mga sample ng dugo o likido.

Ang microfluidics ay ginagamit na sa larangan ng diagnostiko. Gayunpaman, madalas itong nangangailangan ng komplikado at magastos na proseso ng paggawa, na mahirap i-scale up.

Ang solusyon ng koponan ng MIT ay gumagamit ng multi-material 3D printing upang lumikha ng mga self-heating microfluidic device. Ang mga device na ito ay may kasamang built-in na heating element.

Ang proseso ay nangangailangan ng isang solong at murang proseso ng paggawa. At ang teknolohiya ay lubos na nako-customize kung saan ang mababang gastos na proseso ng paggawa ay nangangailangan lamang ng humigit-kumulang US$2 na halaga ng mga materyales upang makabuo ng agad na magagamit na microfluidic.

Sa patuloy na pananaliksik sa larangang ito, maraming kumpanya ang nagpasya na dalhin ang additive manufacturing lampas sa saklaw ng mga laboratoryo at gawing magamit para sa malawakang paggamit. Titingnan na natin ngayon ang ilang mga kumpanyang ito at ang kanilang mga solusyon.

1. Allevi

Ang Allevi, isang kumpanyang kilala sa mga solusyon sa bioprinting sa 3D tissue engineering, organ-on-chip research, drug testing, biomaterial development, at regenerative medicine, ay nagsasabing nagsisilbi ito sa daan-daang laboratoryo sa buong mundo. Higit pa rito, nag-aalok din ito ng komprehensibong hanay ng mga produkto ng additive manufacturing, na nagpapahusay sa larangan ng pangangalagang pangkalusugan at diagnostiko. Ang kanilang hanay ng mga produkto ay kinabibilangan ng bioprinting software, bioink, additives, cells, reagents, at consumables.

Kapansin-pansin, ang Allevi ay gumagawa ng ilan sa pinaka-advanced na teknolohikal na bioprinter. Ang Allevi 3 bioprinter nito ay partikular na dinisenyo at in-optimize para sa pananaliksik sa iba’t ibang larangan tulad ng tissue engineering, materials science, regenerative medicine, disease modeling, 3D culture, microphysiological systems, drug delivery, at iba pa. Bukod dito, ang kumpanya ay nagbibigay ng mga serbisyo tulad ng custom bioprints para sa iba’t ibang proyekto, kabilang ang cell-free scaffolds, organ-on-a-chip, vasculature prints, at multi-material prints.

Ang Allevi ay ngayon bahagi na ng 3D Systems Corporation (DDD ) (NYSE:DDD). Noong 2022, iniulat ng kumpanya ang kabuuang taunang kita na $538,031,000, na nagmamarka ng 12.6% pagbaba mula sa kita noong 2021 na $615,639,000. Dagdag pa, ito ay nagtala ng net loss na $122,711,000, na katumbas ng diluted loss per share na $0.96 at diluted non-GAAP loss per share na $0.23 para sa taong 2022.

2. EOS

Nagbibigay ang EOS ng malawak na hanay ng mga solusyon sa 3D printing para sa medikal na teknolohiya, na tumutugon sa parehong customized at optimized na mga paradigma ng produksyon. Ang mga industrial 3D printing solution ng kumpanya para sa orthoses at prostheses ay nagbibigay-daan sa mga tagagawa na sumunod sa mahigpit na kalidad at mga patnubay sa sertipikasyon habang pinapanatili ang kalayaan sa disenyo at pamamahala ng gastos.

Sa larangan ng dental technology, ang mga solusyon sa 3D printing ng EOS ay tumutulong sa mga laboratoryo at service provider na maghatid ng palagiang mataas na kalidad na mga produkto. Bukod dito, ang teknolohiyang 3D printing ng EOS ay mahusay sa paglikha ng iba’t ibang uri ng surface structures. Ang kakayahang ito ay partikular na kapaki-pakinabang para sa mga proseso tulad ng osseointegration, na nagpapadali ng integrasyon sa pagitan ng buhay na bone tissue at ng ibabaw ng bone implant. Ang teknolohiyang 3D printing ng EOS ay may mahalagang papel din sa pag-optimize ng mga komponent para sa laboratory equipment at diagnostic imaging apparatus.

Nakikinabang ang mga service provider sa tool-free production na tumutulong magbawas ng gastos sa pag-assemble. Ang mga solusyon ay may flexible na disenyo at functional integration properties. Higit pa rito, pinapabilis din ng teknolohiyang 3D printing ng EOS ang mga development cycle at binabawasan ang time-to-market period.

Nakuha ng Transworld Systems ang EOS para sa isang hindi isiniwalat na halaga noong Disyembre 2021, na isang pribadong kumpanya na nakabase sa Wilmington, Delaware, United States.

3. GE Additive 

Tinutulungan ng GE Additive na ilapat ang additive manufacturing sa larangan ng agham medikal gamit ang mga solusyon batay sa produkto at mga makina ng 3D printing. Ang EBM process nito para sa acetabular cups ay pumapalit sa tradisyunal na coatings ng 3-dimensional lattice structures, na nagpapabuti ng paunang fixation at nagbibigay-daan sa mas mabilis na fusion at bone in-growth.

Ang mga lattice structure nito ay dinisenyo para sa klinikal na optimized na pore size na 650 microns. Ang GE additives ay gumagawa rin ng sertipikadong, high-performance na pulbos para sa industriya ng ortopediks na may mataas na sphericity, mababang porosity, minimal na satellite content, at best-in-class na flowability at packing density.

Nagbibigay din ang GE ng mga additive manufacturing machine. Ang Arcam EBM Q10 plus nito ay in-optimize para sa serial production ng orthopedic implants. Ang Concept Laser M2 Series 5 nito ay tumutulong mapanatili ang consistency at makagawa ng repeatable, mataas na kalidad na mga bahagi sa malakihang sukat. Ang Concept Laser Mlab family ng mga instrumento ay angkop para sa mabilis at epektibong paggawa ng mga bahagi na may mataas na kalidad ng surface.

Para sa Q3 2023, iniulat ng GE ang kita na US$17.3 bilyon.

Ang Hinaharap ng Additive Manufacturing sa Diagnostiko ng Pangangalagang Pangkalusugan

Nakita na natin ang mga mananaliksik mula sa mga nangungunang unibersidad sa buong mundo na nagtatrabaho sa mga inobasyon ng additive manufacturing. Ang mga inobasyong ito ay tiyak na magpapadali ng mas madaling ma-access na diagnostiko sa pangangalagang pangkalusugan, mas kaunti ang peripheral at consumable-intensive, mabilis, at madaling i-deploy. Bukod sa mga kumpanyang nabanggit na natin sa itaas, marami pang ibang makabago na kumpanya ang nagtatrabaho upang palakihin ang mga solusyon ng 3D printing sa health tech at med-tech.

Halimbawa, ang Belgium-based na kumpanya ng 3D printing na Materialise ay nag-aalok ng 3D printing software para sa mga mananaliksik at surgeon, personalized surgical guides, at iba pang point-of-care tools. Nagbebenta rin ito ng mga customizable na solusyon para sa ortopediks, kabilang ang shoulder, acetabular hip, at cranio-maxillofacial implants.

Ang Minnesota-based na Stratasys ay nag-aalok ng mga kakayahan sa 3D printing para sa mga surgical planning model, pagsasanay at edukasyon ng mga propesyonal sa pangangalagang pangkalusugan, prototyping ng medical device, at dental implants.

Ang isang synergistic na kolaborasyon sa pagitan ng mga mananaliksik, institusyong pang-agham, mga doktor, surgeon, at mga kumpanya ng pagmamanupaktura ay makakatulong na higit pang gamitin ang additive manufacturing o 3D printing para sa kapakinabangan ng diagnostiko sa pangangalagang pangkalusugan.

I-click dito para sa listahan ng sampung nangungunang additive manufacturing at 3D printing na stock na dapat bantayan.