Mladí medici pomáhajú nemocniciam modelmi orgánov z 3D tlačiarne

Onedlho možno začnú chorým na Slovensku implantovať kosti a kĺby vyrobené v laboratóriu z ich vlastných tkanív.

Zranenej morskej korytnačke vyrobili Turci v 3D tlačiarni sánku na mieru, Briti chcú pre pacientov tlačiť vlastné lieky a na Slovensku už nadšenci pracujú na tom, aby ľudia po zraneniach nosili v tele kosti a chrupavky vytlačené v tlačiarni trojrozmerných modelov.

„Je to taký prevrat v medicíne ako antibiotiká alebo sterilizácia chirurgických nástrojov,“ hovorí jeden z lídrov v tejto oblasti doktor Andrej Thurzo.

Na Lekárskej fakulte Univerzity Komenského v Bratislave vytvoril inkubátor mladých talentov, ktoré už teraz vytláčajú pre lekárov a pacientov neuveriteľné kúsky lebiek, kostí a orgánov. Zatiaľ sú to len makety, ktoré slúžia na lepšie naplánovanie operácie, ale o chvíľu prídu na rad aj reálne časti ľudského tela.

Športovec s problémami

Ľuboš miluje šport. Ešte pred dvanástimi rokmi vyhral majstrovstvá Európy, ale teraz lekári museli dumať nad tým, ako mu rozrezať pätu, aby bol vôbec schopný stáť rovno na nohách. Vrodená porucha, ktorá mu postupne deformovala chodidlo, sa prejavovala čoraz viac.

„Pracujem v automobilke a keď som zistil, že nie som schopný stáť celú zmenu a krívam, musel som to začať riešiť,“ hovorí. Členok sa mu vyklenul do vonkajšej strany a vykrivil celé chodidlo. Aby mohol chodiť, musel podstúpiť náročnú operáciu.

„Lekár mi ukazoval röntgenovú snímku a vysvetľoval, čo bude robiť, ale nerozumel som tomu. Nakoniec ma prekvapil a vytiahol presnú repliku môjho chodidla, ktorú vytlačili medici v 3D tlačiarni. Ukázal mi, čo presne má v pláne. Mal som z toho dobrý pocit. Získal som istotu, že vie, čo robí, že to nebude improvizácia,“ hovorí pacient týždeň po operácii.

Trojrozmerný model Ľubošovej päty vznikol preto, aby si traumatológ mohol lepšie naplánovať operáciu. „Ako dlho som sa s tým modelom pred operáciou hral? Už ani neviem. Držal som ho v rukách, v hlave som stále prepočítaval milimetre."

"Presne som si určil, aký rez kosti budem robiť a kade ho budem viesť. Vypočítal som si, o koľko milimetrov budem musieť posunúť kosť, aby sa chodidlo narovnalo,“ vysvetľuje traumatológ Vladimír Popelka z Kliniky úrazovej chirurgie Univerzitnej nemocnice v Bratislave.

Najlepšie je, že rez si mohol vyskúšať na modeli a nie na pacientovi. „Čas operácie sa nám v Ľubošovom prípade, ale aj pri iných pacientoch podarilo vďaka 3D modelu skrátiť aj o polovicu, čo je pre pacienta tiež veľké plus,“ vysvetľuje doktor Zamborský.

„Zatiaľ vyzerám ako Frankenstein,“ smeje sa Ľuboš, ale už teraz vidno, že chodidlo mám rovné,“ vyhlasuje a rozpráva o svojich plánoch. „Bez športu sa nedá žiť, keď sa vyliečim, začnem s kulturistikou, ale už len pre vlastné potešenie.“

Tlač päty

Félix vydáva zvuky, ktoré pripomínajú zubnú vŕtačku. Jeden mikromilimeter za druhým pridáva na seba vrstvy budúceho chrupu pacienta. Pracuje s polymliečnou kyselinou presne podľa údajov z počítača. Tie vznikli na základe CT snímky chrupu skutočného pacienta.

Okolo Félixa behajú mladí študenti medicíny, ktorí majú pred skúškami, ale čas trávia s Félixom v laboratóriu. Tlač jedného modelu môže trvať pol dňa alebo aj dva dni. Robia to z nadšenia.

„Keby som ich chcel zaplatiť, nemal by som z čoho. Všetci sme takí nadšenci,“ vysvetľuje Andrej Thurzo. „Chalani si sami píšu granty a získavajú podporu pre svoju prácu, inak by sme to nemohli robiť,“ vysvetľuje.

Na Slovensku sa postupne rozchýrilo, že existuje tím ľudí, ktorí vytlačia pred operáciou pacientovu lebku, zlomenú kosť či srdce. Nemocnice si od chalanov postupne objednávajú modely orgánov svojich pacientov, aby ich lekári vedeli lepšie operovať.

„Robíme to zadarmo, iba materiál si musí nemocnica zaplatiť,“ hovorí doktor Thurzo. Poisťovňa na 3D modely ešte nemá kód, ani nemocnica vytlačenú kosť nemá ako zaplatiť, preto si lekári pomáhajú, ako vedia.

Detský kardiochirurg Matej Nosáľ založil nadáciu, z ktorej platí modely pre svojich pacientov. Traumatológ Radoslav Zamborský z Kramárov otvára vlastnú peňaženku. „Zatiaľ je to na mne, ale tiež uvažujem o nadácii, z ktorej budem 3D tlač financovať,“ vysvetľuje doktor.

„To som teda vôbec nevedel, že môj model platil doktor z vlastných peňazí. Myslel som si, že to financovala nemocnica,“ čuduje sa Ľuboš, ktorý hovorí, že tlač by si pokojne zaplatil aj sám. „Stálo by mi to za to.“

Má to perspektívu

Nadšenci 3D modelov a lekári chcú ísť ďalej. Chcú napríklad liečiť pacientov s degeneratívnym poškodením chrupavky, ktorým hrozí umelý kĺb. Takéto implantáty majú svoje limity a časom sa opotrebujú, po desiatich rokoch ich treba nahradiť.

„Veľkým prevratom v medicíne by bolo, keby sme mohli pacientom vytlačiť náhradné kĺby z ich organického, vlastného tkaniva,“ hovorí jeden zo zakladajúcich členov Slovenskej spoločnosti pre regeneratívnu medicínu Radoslav Zamborský. Raz bude podľa neho možné vytlačiť pre pacienta aj chýbajúcu kostičku alebo celý veľký kus kosti.

„Využili by to najmä pacienti s nádormi alebo tí, ktorí stratili časť kosti pri úraze,“ vysvetľuje traumatológ. „Myslím si, že sa toho dočkáme,“ hovorí študent medicíny Dominik Ďurica. Je tiež súčasťou tímu Biovoxel, ktorý sa venuje 3D tlači.

„Pracujem na niečom, čo sa volá biotlač,“ vysvetľuje Dominik. „Vyrábam nosiče, na ktoré viem umiestniť kmeňové bunky a rastové faktory s cieľom vypestovať napríklad kúsok kosti,“ vysvetľuje.

Keby laboranti dali kmeňové bunky len tak do Petriho misky a dali im signál, aby sa zmenili na bunky kosti, vznikla by z toho beztvará placka. Keď však vložia bunky do presne vyrobenej štruktúry, vznikne niečo, čo má tvar. Ten vedia vyrobiť pacientovi podľa potreby.

„Robíme na to predklinickú štúdiu. Snažíme sa zistiť, ktorý materiál je najlepšie použiť ako nosič, aj to, aké veľké majú byť mriežky. Pre pacienta bude najdôležitejšie, aby mu takýto implantát neuškodil, aby z neho napríklad nedostal nádor. Overujeme preto aj bezpečnosť,“ hovorí Dominik. „3D tlač bude musieť byť jeden zo základných predmetov na medicíne, aj keď sa mi to zatiaľ nedarí presadiť,“ hovorí Andrej Thurzo.

Lekári a veda spejú k personalizovanej medicíne. „Univerzálne šrauby či kĺby už o niekoľko desaťročí vytlačia ušité pacientom na mieru. Pacienti budú mať svoje vlastné,“ hovorí Andrej Thurzo. Jeho snaha má na Slovensku malú podporu. „Zatiaľ máme len pár nadšencov, ale medicína si to vypýta,“ povedal.

Budeme tlačiť vlastné tabletky?

Briti prišli s nápadom, že pacienti by mali používať vlastné, personalizované lieky. Budú obsahovať len toľko liečivej látky, koľko pacient skutočne potrebuje. Vedci chcú využiť objav najmä pri antibiotikách.

Dávka liekov proti infekciám môže byť vyššia alebo nižšia, tabletka na mieru mu dá presne toľko lieku, koľko potrebuje. Vedci sa pohrávajú aj s tvarom tabletky. Najlepšie sa nám prehĺtajú tie okrúhle, ale telo dokáže najrýchlejšie vstrebať liek v pyramídovom alebo oválnom tvare.

Vianočné tipy na darček