Как 3D-принтеры могут помочь улучшить доступ к офтальмологической помощи

Dec 29, 2023

В последние годы использование 3D-печати в здравоохранении возросло.

3D-печать уже используется для создания некоторых имплантатов и протезов. В настоящее время ведутся исследования способов использования 3D-печати для человеческих органов и тканей, а также для лекарств.

Теперь ученые из Центра глазных исследований и образования (CORE) Университета Ватерлоо в Онтарио, Канада, недавно представили исследование во время ежегодного собрания ARVO 2023, демонстрирующее, как 3D-печать потенциально может быть использована в уходе за глазами.

Потенциальные применения 3D-печати включали доставку лекарств в глаза, биоразлагаемые контактные линзы и 3D-биопечатную модель глаза, которую можно было бы использовать для тестирования лекарств, доставляемых через глаз.

Результаты еще не опубликованы в рецензируемом журнале.

В отличие от стандартного принтера, который печатает слова и фотографии на плоском листе бумаги, 3D-печать создает настоящий трехмерный объект.

3D-принтер делает это, «печатая» слои материала. Эти слои продолжают формироваться и формировать объект, который он печатает. По этой причине 3D-печать считается аддитивной технологией.

Для 3D-печати объектов можно использовать различные материалы, включая пластики, металлы, композиты и керамику.

Что касается медицинских устройств, напечатанных на 3D-принтере, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) в настоящее время регулирует эти изделия через свой Центр устройств и радиологического здоровья (CDRH).

По словам доктора Алекса Хуэя, руководителя отдела биологических наук Центра глазных исследований и образования (CORE) Университета Ватерлоо, ключевым преимуществом 3D-печати является гибкость.

«3D-печать открывает новые возможности для быстрого, по требованию и индивидуального производства глазных устройств, начиная от очков, контактных линз и глазных вкладышей, доставляющих лекарства», — сказал он Medical News Today. «Мы также можем использовать эту технологию для создания лучших моделей глаз in vitro для проверки лекарств или тестирования новых продуктов для глаз».

«Хотя потенциал 3D-печати в уходе за глазами весьма многообещающий, мы все еще очень далеки от этой реальности», — добавил Хуэй. «Именно поэтому мы решили продолжить это исследование, чтобы помочь преодолеть разрыв между 3D-печатью и офтальмологическими приложениями».

Это не первый раз, когда ученые рассматривают возможность 3D-печати для здоровья глаз. Исследование, проведенное в декабре 2022 года, показало, как можно использовать 3D-биопечать для создания тканей глаза. Другое исследование изучало 3D-печать контактных и интраокулярных линз.

«С точки зрения потребителя, 3D-печать позволяет потенциально производить медицинские устройства в местах оказания медицинской помощи — например, в офисе или дома», — сказал Хуэй. «Наиболее полезное применение будет в ситуациях, когда требуется индивидуальный, одноразовый или специальный дизайн для уникального пациента. Мы полагаем, что эта технология может оказаться эффективной в склеральных линзах, ортокератологии и доставке лекарств, где очень желательны индивидуальные и персонализированные продукты. Продукты с коротким сроком хранения или продукты, на производство которых уходят недели или месяцы, также могут получить выгоду от этой технологии».

Три инновации в области 3D-печати были связаны с созданием и использованием микрофлюидных чипов из полидиметилсилоксана (ПДМС), напечатанных на 3D-принтере.

Исследователи рассматривали возможность использования этого чипа для проверки реакции глазных клеток на определенные условия, а также использования чипа для создания контактных линз, которые могут тестировать лекарства, вводимые через глаза.

Кроме того, ученым удалось включить эпителиальные клетки роговицы человека (HCEC) в чип PDMS для использования в клеточных биологических исследованиях.

«Микрофлюидные устройства — распространенный инструмент, используемый в исследованиях и диагностике», — пояснил Хуэй. «Например, рассмотрим тест-полоски на COVID, в которых используются аналогичные принципы, где для получения информации используется лишь небольшое количество жидкости. Те, что изготовлены из ПДМС, в основном используются для исследований, содержащих клетки, но традиционный процесс создания микрофлюидных устройств с ПДМС довольно длительный и дорогой."

«CORE использовала 3D-печать как способ облегчить этот процесс, позволяя нам создавать элементы дизайна, которые обычно были бы невозможны при использовании традиционных подходов», — продолжил он. «Мы используем эти чипы PDMS, чтобы помочь тестировать и проверять новые лекарства и продукты на клетках с точки зрения безопасности и эффективности. В будущем мы также можем разработать эти чипы в качестве диагностического инструмента, например, для обнаружения биомаркеров слезной пленки для конкретных заболеваний глаз, в относительно быстрый путь от дизайна до первых прототипов».