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3D 打印在抗击乳腺癌中的应用

来源:原创

发布时间:2021-11-24 13:32:58

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根据世界卫生组织 (WHO) 的数据,截至 2020 年底,在过去 5 年中,有 780 万活着的女性被诊断出患有乳腺癌,使其成为世界上发病率最高的癌症,也是癌症死亡的主要原因之一在全世界的女性中。也有男性患有癌症,疾病预防控制中心发现,每 100 名乳腺癌患者中就有 1 名是男性。尤其是在这些女性中,40% 的女性需要进行乳房切除术,即部分或全部切除乳房以进行恢复。然而,这些女性中只有大约 20% 选择乳房再造(切除后重建乳房),尽管它经常被推荐给患者。为了支持当前、过去和未来的乳腺癌患者,十月被指定为乳腺癌宣传月。为此,我们决定看看 3D 打印可用于帮助对抗乳腺癌的不同方式,包括通过重建。您可以在下面找到我们的选择,没有特别的顺序!

3D 打印在抗击乳腺癌中的应用

 

来自德克萨斯大学 MD 安德森癌症中心的复制肿瘤

 

使用 3D 打印的一种创造性方式是在德克萨斯大学的 MD 安德森癌症中心。当患者被告知他们的肿瘤时,很难理解他们真正的样子,因为乳房 X 光照片只能提供二维视图。这反过来又会使他们对选择哪种治疗感到困惑。MD Anderson 找到了解决方案,通过 3D 打印乳房和内部肿瘤的复制品。利用 3D 打印,放射科医生 Elsa Arribas 和 Lumarie Santiago 开始制作 3D 打印的个性化乳房模型,以更准确地说明肿瘤。这有助于中心的医生和患者了解他们的治疗方案,它还可以在手术过程中用作 3D 指南,从而提高手术效率,减少并发症。

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用于乳腺癌治疗的 3D 打印 TPU“天线”

 

热疗是一种癌症治疗方法,将身体组织加热到高温,杀死和破坏癌细胞,同时保持正常组织完好无损。特别是微波乳房热疗是一种潜在的癌症治疗方法,其中使用电磁 (EM) 辐射提高乳房温度。这种特殊的治疗可能很困难,因为它通常使用对患者来说不舒服的笨重、刚性的系统来完成。然而,Yusuku Makai、Sizian Li 和 Minyoung Suh 可能已经找到了一种使用 3D 打印改进它的方法。在他们的研究“用于可穿戴乳房热疗的 3D 打印热塑性聚氨酯”中,研究人员认为,与使用传统系统相比,3D 打印可穿戴天线会更胜一筹。

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Collplant 的植物性重组人胶原蛋白 (rhCollagen)

 

由于许多传统的乳房重建程序依赖有限的人体尸体或动物组织供应,因此CollPlant 创新的 3D 生物打印方法消除了这种供应限制,为更多患者提供了更广泛的重建途径。今年早些时候,CollPlant 和 3D Systems 达成了一项共同开发协议,共同生产一种 3D生物打印软组织基质产品,该产品能够通过使用基于 rhCollagen 的生物墨水配方促进细胞浸润和增殖。这种组织再生将不良免疫反应的风险降至最低。由于源自植物,rhCollagen 还提供卓越的安全性,同时满足植入手术的机械要求。

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3D 打印载药乳房假体

 

来自中国多家医疗机构的科学家团队联手开展了局部化疗乳腺癌治疗的研究。传统化疗以​​大剂量给药,会导致脱发、贫血和恶心等毒副作用。研究人员团队利用 3D 打印技术设计了一种含有紫杉醇 (PTX) 和多柔比星 (DOX) 药物的假体,以防止乳腺癌相关手术后恶性肿瘤的复发和转移。药物释放表明,含有PTX和DOX微球的3D打印假体能够连续释放药物超过3周,其中抑制了癌症复发阈值,并且显着降低了副作用。虽然这项研究是在老鼠身上进行的,

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Lattice Medical 的 MATTISSE 生物假体

 

自 2017 年在里尔成立以来,初创公司 Lattice Medical 已筹集了 230 万欧元。使其能够开发用于乳房重建的创新应用的资金。该公司开发了一种名为 MATTISSE 的生物假体,以提供硅胶假体的替代品,硅胶假体需要每 10 年进行一次手术。MATTISSE 生物假体由可吸收材料制成,通过 3D 打印完美适应患者的形态。与硅胶假体不同的是,由于它是可吸收的,因此只需要进行一次手术。为了设计生物假体,这家年轻的公司受到加莱蕾丝特性的启发,并使用 3D 打印圆顶作为细胞生长的指南。这就是 MATTISSE 生物假体的主要优势之一——它们允许自然重建,因为它可以再生患者自身的脂肪组织。在生产假肢的过程中,莱迪思医疗使用FDM 技术。

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修形

 

Healshape 于 2020 年 1 月在里昂成立,是一家专门从事通过生物打印进行乳房重建和隆胸的生物医学初创公司。与 Lattice Medical 类似,它提供完全定制的生物假体,由墨水生物打印而成,可促进每位女性组织的再生。该假体是可吸收的,由天然仿生材料设计而成。植入后,医生可以通过进行脂肪填充来注射患者自己的细胞。因此,只需要一次操作。然后这些细胞将采用生物假体的形状,并能够重建乳房组织。经过几个月的工作,假体将能够自我吸收,只留下患者自己的细胞,然后应该能够恢复他们的乳房。

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我的反射

 

新西兰公司 myReflection 依靠 3D 扫描来开发定制的乳房假体。原理很简单:每位患者前往该品牌的一个中心,其中一名顾问将使用便携式 3D 扫描仪对乳房进行扫描。完成 3D 模型后,团队在 PLA 中 3D 打印原型外壳,以检查假肢的形状、配合和尺寸。如果患者同意,则可以开始制造假肢(它不是 3D 打印的)。目前,myReflection 仅在新西兰提供;计 613 新西兰元(约 370 欧元)用于扫描和测试阶段以及 3 个假肢。

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分离侵袭性癌细胞

 

赫罗纳大学的一个研究小组成功地使用 3D 打印来分离导致女性患乳腺癌的细胞。具体来说,他们制作了称为支架的微小 3D 矩阵,可以复制人体的组织和纤维。在BCN3D Cura软件和巴塞罗那制造商的Sigma 3D打印机的帮助下,他们测试了各种参数,为研究创建了最佳模型。他们制作了每种配置的 10 个副本,以查看哪种几何形状最好地分离干细胞,哪些是导致复发的细胞。通过成功分离这种癌症亚型的干细胞,研究人员将能够更好地研究它们,以找到导致肿瘤的生物标志物,并能够用药物靶向它们。

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Fraunhofer IPT 和 BellaSeno——一种带有自体组织的乳房植入物

 

Fraunhofer IPT 与总部位于莱比锡的 BellaSeno 公司一起致力于开发自动化生产系统,该系统未来将使用具有聚合物结构的自体组织制造乳房植入物。在该项目中,两家公司将他们在 3D 打印方面的专业知识与机械、电子、测量技术和软件领域的知识相结合。这种新方法有望给许多女性带来希望——因为传统的植入物通常会引起身体的防御反应,从而给患者带来额外的健康风险。在 BellaSeno 的 3D 打印聚己内酯植入物的情况下,据说植入材料在两年内被身体完全降解,乳房将再次由身体自身的细胞组成。由于生产设施,还应该可以更有效地以更低的成本制造植入物,这将使更多的女性能够接受手术。然而,植入物获得批准还需要几年的时间。两家公司希望在未来几年内拥有该工厂的第一个工业原型。

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牙山医疗中心 – 3D 打印乳房模板

 

借助 3D 打印的乳房模板,医生现在可以更好地准备肿瘤切除手术。该项目的背后是牙山医学中心的一个研究团队,由安世铉教授、高范锡副教授和金南库助理教授领导。他们说,在模板的帮助下,患者的乳房可以使用 3D 打印进行复制,并被医生用于手术。整个过程是这样的:首先,对乳房和肿瘤进行建模。然后,将肿瘤的形状垂直投影在表面上,并使用 3D 打印机打印乳房模型。手术当天对患者进行麻醉后,将乳房模板3D导乳器放置在有肿瘤的乳房上,准确标记手术部位。Ko Beom-seok副教授解释如下,“使用 3D 乳房模板的乳腺癌手术可确保精确的手术切除边缘,通过减少再次手术和复发率并实现整体改善的美容效果来尽可能多地保留乳房。”

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Plcoskin – 带有 PCL 的 3D 打印乳房植入物

 

在欧盟委员会和欧洲研发网络“Eureka”的支持下,未来几年将使用 3D 打印开发新的乳房植入物。该项目由韩国生物技术初创公司 Plcoskin 领导。延世大学和荷兰医疗器械制造商 LipoCoat 也有望为产品开发贡献他们的专业知识。目标是共同开发可生物降解的基于 PCL 的乳房植入物。因此,植入物将使用 PCL 进行 3D 打印,并使用 LipoCoat 的专利生物涂层技术预先涂上 PCL 胶原蛋白和脂质膜。这种方法有望降低植入物的感染率,并减少手术后患者的不适感。该项目将在未来几年内获得 170 万美元的补贴。

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