Definitie

Printing procedures verwijst naar de productiemethode, ook wel bekend als 3D-printing, waarbij objecten laag voor laag driedimensionaal worden opgebouwd door een machine aan de hand van een computer-aides design (CAD). Allerlei materialen, waaronder plastic, metaal, poeder, keramiek maar ook vloeistoffen, kunnen 3D-geprint worden. Een bijzondere vorm van 3D-printing is 3D-bioprinting: het 3D-printen van biologisch materiaal, zoals cellen en voedingsbodems voor cellen [1,2]. 4D-bioprinting is een variant op 3D-bioprinting, waarbij geprinte materialen kunnen reageren op een externe stimulus zoals temperatuurverhoging, licht en pH [2,3]. Bij 5D-printing worden materialen geprint over een extra as om sterkere eindproducten te creëren met minder materiaal, gebruikt voor bijvoorbeeld tanden [4].

Toepassingen & voordelen

Steeds meer materialen kunnen 3D-, 4D-, of 5D-geprint worden en hiermee hun nut bewijzen voor de gezondheidszorg. Printtechnieken zijn vaak goedkoper, sneller en zorgen ervoor dat producten aan specifieke en complexe eisen voldoen voor één patiënt of toepassing [1-7]. De techniek reduceert afval en kosten, doordat deze zich baseert op toevoeging in plaats van verwijdering [4]. Het geprinte materiaal wordt bij patiënten ingebracht, gebruikt ter educatie of besluitvorming of als medisch hulpmiddel. Voorbeelden van 3D-geprint materiaal die in de gezondheidszorg gebruikt worden zijn petrischaaltjes, mondkapjes, botten, kronen en prostheses. De patiënt ervaart hierdoor meer personalised medicine, want weefsels zoals bot, kraakbeen, huid en in theorie organen (zoals de lever) kunnen gebioprint worden [5]. Bekende voorbeelden van 3D-geprinte botten zijn de knie of heup, maar dit kan nu ook bij een versleten pols [8]. En waar mogelijk gaat deze technologie orgaantransplantaties in de toekomst vervangen [5]. Recent is er zelfs functionerend hersenweefsel gebioprint van menselijke hersenstamcellen. Deze zijn vervolgens geïmplementeerd in muizenhersenen, waar communicatie en integratie tussen de structuren plaatsvond [6]. Naast weefsel kunnen ook medicijnen en medicijndragers geprint worden [4,7].Er zijn ook voordelen voor zorgprofessionals. 3D-geprinte modellen  ondersteunen chirurgen bij de voorbereiding van operaties waardoor risico’s afnemen, kosten worden gedrukt en de operatieduur wordt verkort [9]. 3D-printing heeft de potentie om dierproeven te vervangen en de farmaceutische industrie in staat te stellen om het testen van nieuwe medicijnen te vernieuwen [10,11]. Ook zijn er ontwikkelingen op het gebied van 4D-printing. Bij 4D-printing reageert het geprinte materiaal op een externe stimulus zoals temperatuur of pH verschil. 4D-printing heeft potentie in de regeneratieve geneeskunde, medicinale toepassingen, slimme implantaten, diagnostiek, revalidatie en diverse operatiematerialen [12]. Zo worden er momenteel 4D-bioinkts ontwikkeld die het mogelijk maken om in de loop van de tijd van vorm te veranderen [13]. Of kan de technologie gebruikt worden om bijvoorbeeld kleine dragers te printen om medicatie op een specifieke plek in het lichaam af te leveren [14].

Markt

De wereldwijde marktwaarde van 3D-printing binnen de gezondheidzorg werd in 2022 geschat op $1,2 miljard. Met een verwachte groei van 18% per jaar kan deze marktwaarde oplopen tot $6,2 miljard in 2032 [16]. Zo zullen alleen al in de Verenigde Staten naar verwachting zo’n 4 miljoen mensen een gewricht moeten laten vervangen in 2030, en in 2024 hebben naar schatting zo’n 36 miljoen mensen een kunstgebit nodig vanwege het missen van alle tanden [17, 18]. [19]. Printing procedures zullen hier een grote rol gaan spelen in het bieden van behandelingen voor deze groepen. Ook de wereldwijde marktwaarde van 4D-printers in de zorgsector neem toe. De geschatte marktwaarde was nog zo’n $9 miljoen in 2021 en neemt naar verwachting toe tot $32 miljoen in 2026 met een verwacht groeipercentage van bijna 30% per jaar [20].

Drijvers

Veranderende zorgbehoeften
Toenemende bewijslast effectiviteit
Nieuwe technologische mogelijkheden

Belemmeringen

Gebrek aan expertise
Te hoge kosten (ontwikkeling, aanschaf en onderhoud)
Beperkende richtlijnen, wet- en regelgeving

Printing procedures spelen in op de veranderende zorgbehoefte naar meer zorg en ondersteuning op maat en de toenemende druk op het zorgsysteem. Er is steeds meer vraag naar personalised medicine vooral op het gebied van weefsel en orgaantransplantatie. Gepersonaliseerde 3D-geprinte producten kunnen hier in potentie uitkomst in bieden. Toch is de technologie nog vrij kostbaar, is het lastig om de juiste expertise in huis te halen om goede prints te maken en om te voldoen aan wettelijke kwaliteitseisen.

Conclusie

3D-printing biedt op dit moment een krachtig instrument, en dat zal in de toekomst alleen maar toenemen. 3D-printers blijven hun capaciteiten uitbreiden, kosten reduceren, snelheid verhogen en de toepasbaarheid van printbare materialen uitbreiden. Zo worden 3D-printers steeds meer ingezet in de gezondheidszorg en maken de weg vrij naar personalized medicine. Wanneer dit op de juiste manier wordt gedaan, kan de druk op de gezondheidszorg verminderd worden.