Printing Procedures

Auteur
Team Zorg Enablers
Gepubliceerd op
24-11-2021
Categorie
Trends | Behandeling & Begeleiding

 

“3D printing is going to be bigger than what the 3D printing companies are saying”

Credit Suisse

Definitie

De trend printing procedures verwijst naar een productiemethode, ook wel bekend als 3D-printen, waarbij objecten laag voor laag driedimensionaal worden opgebouwd door een machine aan de hand van een computer-aided design (CAD). Allerlei materialen, waaronder plastic, metaal, poeder, keramiek maar ook vloeistoffen, kunnen 3D-geprint worden. Een bijzonder type 3D-printen is bioprinting: het 3D-printen van biologisch materiaal als cellen en voedingsbodems voor cellen [1-3]. Een opkomende vorm van 3D-printen is 4D-printen: hierbij worden materialen gebruikt die van vorm kunnen veranderen door een externe trigger zoals temperatuurverhoging [4,5]. Ook de ontwikkelingen rondom 5D-printen zijn noemenswaardig: de printkop produceert dankzij deze techniek een gebogen laag in plaats van een platte laag. Dit levert sterkere producten op waar minder materiaal voor nodig is [6].

 

Toepassingen & voordelen

Steeds meer materialen kunnen 3D-, 4D- of 5D-geprint worden en daarmee van nut zijn voor de gezondheidszorg. Voorbeelden zijn botten, kronen, protheses en medische hulpmiddelen, maar ook modellen voor educatie en besluitvorming. Met bioprinting kunnen geavanceerde prints worden gemaakt ter vervanging van zachte weefsels en organen [3]. Kleine dragers kunnen worden geprint om medicijnen op de juiste plek te krijgen, als ook de medicijnen zelf [5,6,7]. Printtechnieken zijn vaak goedkoper, sneller en zorgen ervoor dat producten aan specifieke en complexe eisen voldoen voor één patiënt of toepassing. De techniek reduceert afval en kosten, doordat deze zich baseert op toevoeging in plaats van verwijdering [6,7,8]. Ook voor zorgprofessionals biedt de techniek veel voordelen. Geprinte modellen ondersteunen bij de voorbereiding van operaties waardoor risico’s afnemen en de operatieduur verkort. Daarnaast biedt printing procedures de potentie om dierproeven te vervangen en de farmaceutische industrie in staat te stellen om het testen van nieuwe medicijnen te vernieuwen [8,9]. Tot slot komen er de komende jaren nieuwe toepassingen voor het gebruik van 4D-geprinte toepassingen in de zorg: omdat deze printtechnieken flexibele producten opleveren die reageren op externe triggers, is het bijvoorbeeld mogelijk om orgaanonderdelen voor specifieke patiënten te printen [10].

 

Markt

De wereldwijde marktwaarde van 3D-printen binnen de gezondheidszorg werd in 2018 op $973 miljoen geschat. In de afgelopen jaren is de marktwaarde aanzienlijk toegenomen en in de periode tot 2025 stijgt het bedrag naar verwachting tot ruim $3,6 miljard. Deze toename wordt voornamelijk veroorzaakt door de groeiende vraag naar gepersonaliseerde hulpmiddelen, de grotere investeringen in onderzoek en de toenemende mate waarin de printtechniek door medische professionals wordt ingezet [12,13]. Ook de wereldwijde marktwaarde van 4D-printen in de zorgsector neemt toe: naar verwachting betreft de marktwaarde in 2026 zo’n $32 miljoen, terwijl deze in 2021 nog $9 miljoen omvat [14,15]. In 2020 werd de globale marktwaarde voor bioprinten geschat op $1.4 miljard. Naar verwachting groeit het bedrag in de periode tot 2028 tot een marktwaarde van $4.4 miljard. De groei is toe te schrijven aan een toename in chronische aandoeningen zoals hart- en nierfalen, vergrijzing, en een tekort aan donororganen [16].

 

Drijvers

Veranderende zorgbehoeften
Toenemende druk op het zorg systeem
Nieuwe technologische mogelijkheden

Belemmeringen

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

Printing procedures zijn kostbaar: hoewel 3D-printen al veel kosten met zich meebrengt, zijn 4D- en 5D-printen door de benodigde software aanzienlijk duurder [5]. Daarbij komt dat het lastig is om de juiste expertise in huis te halen om goede prints te maken en om te voldoen aan wettelijke kwaliteitseisen [14]. De printtechnieken maken echter snelle productieprocessen mogelijk: gedurende de coronacrisis konden materialen voor coronatesten en beademingsapparatuur bijvoorbeeld snel gefabriceerd worden [17]. Prints kunnen daarnaast naadloos aansluiten op de behoeften van de patiënt, met een verbetering van de kwaliteit van zorg als gevolg.

 

Conclusie

3D-printen biedt een krachtig instrument voor de toekomst en 3D-printers blijven hun capaciteiten uitbreiden, kosten reduceren, snelheid verhogen en de toepasbaarheid van printbare materialen uitbreiden. Ook 4D- en 5D-printen maken hun opmars. Iedere dag wordt er vooruitgang geboekt, in zowel de technologie als in het gebruik ervan, die leidt tot meer persoonlijke zorg. De ontwikkeling ondersteunt de beweging naar de empowered patient én de bionic human. Met printing procedures wordt de ultieme personalised medicine werkelijkheid.

Referenties

  1. Singh, D. and D. Thomas, Advances in medical polymer technology towards the panacea of complex 3D tissue and organ manufacture, Am J Surg, 2019. 217(4): p. 807-808.
  2. Douroumis, D., 3D Printing of Pharmaceutical and Medical Applications: a New Era., 2019. 42.
  3. Murphy, Sean V., Paolo De Coppi, and Anthony Atala, Opportunities and challenges of translational 3D bioprinting, Nature biomedical engineering, 2019. 1-11.
  4. Javaid, Mohd, and Abid Haleem., 4D printing applications in medical field: a brief review, Clinical Epidemiology and Global Health, 2019: 317-321.
  5. Rahman, M. et al., Three ‘D’s: Design approach, dimensional printing, and drug delivery systems as promising tools in healthcare applications. Drug Discovery Today, 2021.
  6. Haleem, A. & Javaid, M. (2019). Expected applications of five-dimensional (5D) printing in the medical field. Curtrent Medicine Research and Practice, 2019. 9(5).
  7. Lim, SH. et. Al. 3D printed drug delivery and testing systems — a passing fad or the future? Advanced Drug Delivery Reviews, 2018. 132, 139-168.
  8. Pandey, Manisha, et al., 3D printing for oral drug delivery: a new tool to customize drug delivery, Drug Delivery and Translational Research, 2020. p. 1-16.
  9. Durfee, William K., and Paul A. Iaizzo., Medical applications of 3D printing, Engineering in Medicine. Academic Press, 2019. 527-543.
  10. 10. Greenberg, S. 4D Printing in Healthcare, 2020 [Available from https://blog.bccresearch.com/4d-printing-in-healthcare]
  11. Ji, S. & Guvendiren, M. Recent Advances in Bioink Design for 3D Bioprinting of Tissues and Organs. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2017. 5(23).
  12. Allied Market Research, 3D Printing Healthcare Market by Component, Application, and End User: Global Opportunity Analysis and Industry Forecast, 2019–2026, 2019
  13. Technavio. Global 3D Printing Market in Healthcare Industry 2021-2025 [Available from: https://www.researchandmarkets.com/reports/5338153/global-3d-printing-market-in-healthcare-industry]
  14. MarketsandMarkets. 4D Printing in Healthcare Market [Available from https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/4d-printing-healthcare-market-196612645.html]
  15. Fior Markets, 4D printing in Healthcare market Global industry analysis, Market size, Share, Growth, Trends and forecast 2020 to 2027, 2019
  16. Grand View Research, 3D Bioprinting Market Size, Share & Trends Analysis Report By Technology (Magnetic Levitation, Inkjet-based), By Application (Medical, Dental, Biosensors, Bioinks), By Region, And Segment Forecasts, 2021 – 2028, 2020
  17. Richardson, L., 3D Printing of Medical Equipment Can Help in the Pandemic, but Is Only a Stopgap, PEW, 2020 July 8th [Available from: https://www.pewtrusts.org/en/research-and-analysis/articles/2020/07/08/3d-printing-of-medical-equipment-can-help-in-the-pandemic-but-is-only-a-stopgap]