ניתוח פצוע בשדה הקרב? מדפסת תלת-מימד תספק במקום את הכלים

This post is also available in: English (אנגלית)

שימוש חדשני במדפסות תלת מימד יספק טיפול רפואי קריטי בשדה הקרב יציל חיים ויאפשר החלמה מלאה יותר.

ניתן לפרוס מדפסות תלת מימד באזורים מדבריים וסביבות מרוחקות כדי לייצר מכשור רפואי וחומרים ביולוגיים, כאשר לא מעשי להעמיס מאות פריטים של אספקה רפואית על גב החיילים. יכולת זו הודגמה לאחרונה בתוכנית פיילוט של מדעי הבריאות במסגרת ה-USU – אוניברסיטה פדראלית אמריקאית. 

תוכנית הפיילוט, המכונה ייצור בסביבות של חוסר, מיועדת לייצר מוצרים רפואיים ורקמות בסיבות מאתגרות באמצעות מדפסת תלת מימד מוקשחת.

הפרויקט מהווה חלק מתוכנית 4D Bio3  להדפסה וייצור ביולוגיים בארבעה מימדים, לצד האקדמיה הצבאית בווסט פוינט, קרן ג'נבה, יצרנית המדפסות בתלת מימד NScryp וחברת החלל המסחרית Techshot.

התוכנית לחמש שנים, שהושקה ב-2018, נועדה למחקר, פיתוח ויישום של טכונלוגיות הדפסה וייצור ביולוגיות חדשות. 

מדפסת התלת-מימד הראשונה שהוצבה ונבחנה בסביבות מאתגרות היתה מדפסת הביופרינטר nRugged – מדפסת מוקשחת כבדה וגדולה יותר, שפותחה על ידי צבא ארה"ב. המדפסת שעשויה סיבי פחם משמשת בעיקר ליישומים של מחלקת ההגנה, והיא ניתנת להתאמה למוצרים ביולוגיים ולא-ביולוגיים. היא מסוגלת להדפיס 10,000 חומרים מסחריים ליישומים שונים.

החברה פועלת בשיתוף עם צבא ארה"ב לפיתוח מדפסות תלת מימד לסביבות של חוסר כבר מספר שנים, והמדפסת הביולוגית מהווה חלק מסדרת FIT – Factory in a Tool.

ניסויי השטח כללו הדפסה של ידית לסכין מנתחים ומודל ניתוחי של חוליה T9 בעמוד השדרה, וכן תחבושות ביו-אקטיביות ומגוון חומרים תואמי ביולוגיה שניתנים להשתלה.

בשלב הבא תפותח גרסה קטנה וקלה יותר שניתן לאחסן בתרמיל החייל. 

חלק מהעבודה העתידית כוללת המשך פיתוח חיישנים ומערכות חדישה בעזרת מכונות החברה וכן ישום מערכות חישה במדפסות התלת מימד, כך לפי eetimes.com.

איך פועלת הדפסת החומרים הביולוגיים? "תארו לעצמכם תמיסה עם סטרואידים כאשר הסטרואידים הם התנועה הרובוטית והתוכנה", מסביר דר' קנת צ'רץ', מנכ"ל החברה. "רוב החומרים הביולוגיים כבר מותאמים היטב לתמיסות, כך שההתאמה שלהם לפלטפורמת הדפסה בתלת מימד מהווה צעד טבעי. החומרים כוללים החל בפולימרים ביולוגיים בסיסיים ועד מטריצות חוץ-תאיות (כמו קולגן) לתאים חיים. מספר החומרים הביולוגיים אינו בלתי מוגבל, אבל עדיין ישנם הרבה כאלה, ולכל אחד יש את התנאים הנדרשים לבקרה לצורך ההדפסה".

לדברי צ'רץ', קל להדפיס מכשירי ניתוח, קיבועים נוקשים ואמצעי חבישה גמישים, ולהטמיע בתוכם חומרים ביולוגיים או אנט-בקטריאליים. אך גולת הכותרת היא הדפסה של תאים, מטריצות חוץ-תאיות וביופולימרים שיביאו לצמיחת רקמות, ובסופו של דבר – לצמיחת איברים מלאים", לדבריו.

פיתוח זה הוא דוגמא אחת לדרך בה צבא ארה"ב ותעשיית האוויר והחלל משתמשת בהדפסת תלת מימד כגורם שמשנה את כללי המשחק במטרה להדפיס חלפים לשדה הקרב – וכעת גם מכשירי ניתוח וחומרים ביולוגיים על פי דרישה.