4 formas en que la impresión 3D está transformando la industria médica

La industria médica es uno de los sectores de más rápido crecimiento dentro de la fabricación aditiva y se utiliza para una variedad de aplicaciones, desde implantes específicos para el paciente hasta prototipos funcionales realistas y herramientas médicas avanzadas. Y dado que más del 97 por ciento de los profesionales médicos de AM confía en que el uso de la fabricación aditiva seguirá aumentando (Encuesta médica AM / 3DP de SME 2017), la tecnología tiene un enorme potencial en áreas como la bioimpresión y otras aplicaciones médicas.

Como parte de nuestra serie que explora el impacto de la fabricación aditiva en varias industrias, hoy examinamos las aplicaciones actuales de la impresión 3D en el sector médico y cómo se espera que evolucione la tecnología.

¿Cómo utiliza la industria médica la impresión 3D?

Personalización

La demanda de formas más rápidas y rentables de producir productos personalizados. productos es uno de los factores clave detrás de la adopción de la impresión 3D dentro del sector médico. Gracias a una mayor libertad de diseño y la capacidad de producir piezas y componentes altamente complejos, la fabricación aditiva proporciona una solución ideal para las necesidades de la industria médica y, por lo tanto, está cambiando la forma en que se fabrican los dispositivos médicos.

En primer lugar, la fabricación aditiva simplifica el proceso de diseño y fabricación de dispositivos personalizados. Como cada paciente es diferente, los dispositivos médicos, como prótesis e implantes, deben personalizarse para satisfacer las necesidades del paciente en cuestión.

Tradicionalmente, la fabricación de dispositivos médicos complejos ha sido un proceso costoso y que requiere mucho tiempo y herramientas costosas. Sin embargo, con los avances en la fabricación aditiva, ahora es mucho más rentable producir dispositivos médicos complejos, ya que la tecnología no requiere herramientas. Además de esto, la libertad de diseño que ofrece la tecnología AM significa que ahora es posible producir dispositivos complejos que antes eran imposibles con los métodos de fabricación tradicionales.

Mayor velocidad de comercialización

Otro beneficio de la fabricación aditiva es la velocidad con la que es posible diseñar y producir piezas. Si un dispositivo impreso en 3D requiere iteraciones de diseño, esto se puede hacer en cuestión de horas, lo que resulta en una reducción significativa del tiempo de comercialización de nuevos dispositivos médicos.

En términos de material, los sistemas de impresión 3D utilizados para aplicaciones médicas también pueden admitir una variedad de materiales biocompatibles, que pueden resistir la esterilización por radiación gamma y óxido de etileno. Dichos materiales son particularmente adecuados para aplicaciones en las que la compatibilidad con el tejido humano es una necesidad, como los implantes dentales. La impresión de múltiples materiales también es una posibilidad emergente, y este método se puede utilizar para crear modelos humanos realistas con diferentes materiales que representan órganos, huesos y tejidos blandos.

4 casos de uso para impresión 3D médica

1. Investigación y desarrollo médico

Los prototipos impresos en 3D pueden contribuir en gran medida a la investigación médica al proporcionar modelos y prototipos anatómicos realistas. Y a medida que la impresión 3D acelera el ciclo de diseño del producto, los ingenieros biomédicos ahora pueden crear modelos y prototipos mucho más rápido. Por ejemplo, se han creado modelos impresos en 3D de tumores cancerosos para ayudar a los profesionales médicos a comprender mejor cómo se desarrollan y propagan los tumores, así como para las pruebas de medicamentos contra el cáncer. El mecanizado o el moldeo por inyección de este tipo de prototipos no sería práctico, ya que estas tecnologías no pueden ofrecer las mismas iteraciones rápidas, iteraciones y complejidad de diseño que la fabricación aditiva.

2. Planificación y pruebas preclínicas

Los modelos impresos en 3D también permiten a los médicos visualizar la anatomía del paciente y evaluar patologías complejas directamente, superando los desafíos de las imágenes digitales que carecen de realismo tridimensional. Y gracias a los avances en la impresión 3D de múltiples materiales, se pueden crear modelos fabricados aditivamente a partir de diferentes materiales para replicar características de tejidos y huesos humanos. Este método puede ayudar a los cirujanos a planificar una operación con anticipación y mejorar la precisión quirúrgica y los resultados posoperatorios.

3. Dispositivos médicos

Dado que se espera que el mercado global de dispositivos médicos impresos en 3D alcance más de mil millones de dólares para 2026 (Future Market Insights), la fabricación aditiva ofrece un valor significativo para la producción de productos médicos personalizados. Desde implantes de formas complejas, prótesis personalizadas y audífonos hasta herramientas especiales, la fabricación aditiva permite la producción de dispositivos únicos que no serían prácticos de fabricar con la fabricación tradicional.

Implantes impresos en 3D

Hoy en día, uno de los segmentos de más rápido crecimiento dentro de la fabricación aditiva médica son los implantes impresos en 3D. Los avances en AM han permitido la producción de implantes hechos para adaptarse a la anatomía del paciente. Además, con materiales biocompatibles como el titanio y las aleaciones de cobalto-cromo, los implantes craneales y ortopédicos impresos en 3D se pueden fabricar con la rugosidad superficial adecuada, lo que reduce las tasas de rechazo. La posibilidad de crear diseños topológicamente optimizados también significa que un implante puede diseñarse con una geometría orgánica compleja y un peso reducido.

Prótesis

La impresión 3D también está teniendo un gran impacto en la producción de prótesis asequibles pero de gran precisión. Con los métodos de fabricación tradicionales, puede llevar semanas crear un dispositivo que se adapte a los requisitos del paciente. Hoy en día, este ya no es el caso, ya que la fabricación de prótesis de forma aditiva requiere mucho menos tiempo y, en muchos casos, se puede producir a una fracción del coste de las prótesis fabricadas tradicionalmente. La impresión 3D se ha utilizado para producir de todo, desde prótesis de manos, piernas y aparatos ortopédicos hasta complejas prótesis faciales y craneales.

Audífonos

La industria de los audífonos es otro sector que se ha transformado con la llegada de la impresión 3D, con más del 90% de todos los audífonos creados con tecnología AM, particularmente estereolitografía (SLA). SLA ofrece la producción rápida de formas orgánicas y un alto nivel de precisión, ideal para la personalización.

Dental

Según un informe reciente de SmartTech Publishing, el mercado dental alcanzará los 9.500 millones de dólares en 2027. Hoy en día, los laboratorios dentales pueden fabricar de forma aditiva puentes, alineadores, coronas, aparatos de ortodoncia y modelos de piedra, que pueden personalizarse para ajustarse a la patente.

Instrumentos médicos

La fabricación aditiva también se puede utilizar en el sector médico para fabricar herramientas auxiliares como plantillas y accesorios. Los instrumentos médicos impresos en 3D se pueden entregar rápidamente y bajo demanda, lo que permite una atención avanzada al paciente.

4. Educación y marketing médico

El uso de la fabricación aditiva en el sector médico no se limita a la planificación y fabricación de operaciones. El marketing médico se beneficia de los modelos impresos en 3D, que los proveedores médicos pueden utilizar para demostrar cómo funciona un nuevo dispositivo médico. Y como la AM es adecuada para la producción de bajo volumen, los modelos impresos en 3D son una opción rentable para las escuelas de medicina, donde los estudiantes pueden experimentar una mejor capacitación y práctica utilizando réplicas anatómicas impresas en 3D.

Mirando hacia el futuro

El futuro de la fabricación aditiva dentro de la industria médica es brillante, y la bioimpresión 3D de tejidos y órganos funcionales recibe una gran atención.

La tecnología de bioimpresión se utiliza actualmente para ayudar a la investigación de medicamentos y píldoras, con importantes casos de uso en la medicina regenerativa. Los investigadores de la Universidad de Harrisburg, por ejemplo, utilizan la impresión 3D para hacer injertos de piel de contorno a partir de células humanas, y los científicos de la Universidad de Oxford han ideado un nuevo método para imprimir células en 3D para formar tejidos vivos. Estos tejidos artificiales imitan la fisiología de las estructuras celulares naturales, que potencialmente pueden usarse para crear modelos de tejidos para pruebas clínicas. Aunque el objetivo final de imprimir tejidos vivos trasplantables sigue siendo un desafío, la tecnología tiene un enorme potencial para el cuidado de la salud.

También se están realizando muchas investigaciones sobre la impresión 3D y la administración de fármacos de liberación prolongada. Con la tecnología de impresión 3D, varios medicamentos pueden imprimirse en una sola pastilla y luego liberarse en un tiempo preciso, eliminando la necesidad de que los pacientes tomen varios medicamentos. Los investigadores del MIT ya han logrado avances notables en esta área, habiendo desarrollado un nuevo método de fabricación aditiva para fabricar medicamentos y vacunas, que puede liberar múltiples dosis de un medicamento durante un período de tiempo controlado.

Desafíos por delante

A pesar de estos notables avances, la fabricación aditiva dentro de la industria médica aún enfrenta ciertos desafíos. Las regulaciones para dispositivos médicos impresos en 3D son uno de esos desafíos con los fabricantes de dispositivos médicos obligados a cumplir con requisitos estrictos.

Sin embargo, la fabricación aditiva se ha arraigado profundamente en la industria médica y, a medida que la tecnología madura y el conocimiento se expande, eventualmente traerá costos más bajos y aplicaciones más avanzadas como la impresión 3D de órganos y tejidos.

Este es el segundo de nuestra serie Industria y AM - ¿Por qué no echa un vistazo a nuestro último artículo sobre cómo es la AM? impactando en la industria de la construcción ?