Stampa di organi e tessuti
I biomateriali sono già stati utilizzati con successo per la stampa 3D. La tecnologia di bioprinting 3D per la produzione di strutture biologiche, di regola, include il posizionamento di cellule su base biocompatibile, utilizzando un metodo strato per strato per generare strutture tridimensionali di tessuti biologici.
Poiché i tessuti del corpo sono costituiti da diversi tipi di cellule, le tecnologie per la loro produzione mediante bioprinting 3D differiscono anche in modo significativo nella loro capacità di garantire la stabilità e la vitalità delle cellule. Alcune delle tecniche utilizzate nella bioprinting 3D sono la fotolitografia, la bioprinting magnetica, la stereolitografia e l'estrusione cellulare diretta. Il materiale cellulare prodotto su una bioprinter viene trasferito in un incubatore, dove viene ulteriormente coltivato.
Il bioprinting 3D può essere utilizzato nella medicina rigenerativa per trapiantare tessuti e organi essenziali. Rispetto alla stampa 3D da materiali inorganici, ci sono fattori complicanti nella bioprinting, come la scelta dei materiali, i tipi di cellule, i loro fattori di crescita e differenziazione, nonché difficoltà tecniche associate alla sensibilità cellulare e alla formazione dei tessuti.
Per risolvere questi problemi, è necessaria l'interazione di tecnologie nel campo dell'ingegneria, della scienza dei biomateriali, della biologia cellulare, della fisica e della medicina. Il bioprinting 3D è già utilizzato per la crescita e il trapianto di diversi tessuti, tra cui epitelio stratificato, ossa, innesti vascolari, stecche tracheali, tessuto cardiaco e strutture cartilaginee. Altre applicazioni per il bioprinting 3D includono la modellazione di tessuti ad alta farmacodinamica per scopi di ricerca, lo sviluppo di farmaci e l'analisi tossicologica.
CRISPR
Il rapido sviluppo della tecnologia di editing genetico CRISPR deve la sua capacità di trattare patologie genetiche. Purtroppo, nonostante l'enorme mole di lavoro di ricerca in questo settore, per molti pazienti tale trattamento rimane inaccessibile: la sicurezza del metodo lascia molto a desiderare, un cambiamento nel materiale genetico spesso comporta conseguenze indesiderabili.
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CRISPR è una nuova tecnologia di modifica del genoma per organismi superiori basata sul sistema immunitario dei batteri. Questo sistema si basa su regioni speciali di DNA batterico, brevi ripetizioni palindromiche a grappolo o CRISPR (ripetizioni palindromiche brevi a intervalli regolari a intervalli regolari). Tra ripetizioni identiche, ci sono frammenti di DNA che differiscono l'uno dall'altro - spaziatori, molti dei quali corrispondono a parti dei genomi di virus che parassitano un dato batterio. Quando un virus entra in una cellula batterica, viene rilevato utilizzando proteine Cas specializzate (sequenza associata a CRISPR) associate all'RNA CRISPR.
Se un frammento del virus viene "scritto" in uno spaziatore di RNA CRISPR, le proteine Cas tagliano il DNA virale e lo distruggono, proteggendo la cellula dall'infezione. All'inizio del 2013, diversi gruppi di scienziati hanno dimostrato che i sistemi CRISPR / Cas possono funzionare non solo nelle cellule batteriche, ma anche nelle cellule di organismi superiori, il che significa che i sistemi CRISPR / Cas consentono di correggere sequenze geniche errate e quindi trattare malattie ereditarie umano.
Uso attivo di big data e IoT
In Occidente, questa tendenza è stata delineata nel 2015-2016, quando le più grandi aziende farmaceutiche hanno iniziato a utilizzare i servizi dei data center per raccogliere ed elaborare dati, nonché a utilizzare vari dispositivi periferici per ottenere informazioni significative sui potenziali consumatori di droga.
Gli esperti di Global Data prevedono che il volume dei mercati del software e dei servizi IoT nell'industria farmaceutica crescerà fino a 2,4 miliardi di dollari entro il 2020. Il trend di crescita presuppone lo sviluppo attivo di big data e investimenti nelle relative infrastrutture.
L'esempio più eclatante dell'uso dell'IoT in Occidente è l'esperienza di Amazon e l'uso della piattaforma AWS per scopi medici e farmaceutici. L'array cloud aiuta a semplificare l'implementazione di innovazioni tecnologiche nell'industria farmaceutica, semplifica l'applicazione e l'integrazione per le esigenze dello sviluppo farmaceutico di high performance computing e machine learning. L'azienda progetta un nuovo servizio che semplifichi il lavoro con i sistemi di registrazione dei dati clinici, la prescrizione dei farmaci, nonché la scelta dei farmaci al miglior costo.
Si presume che il nuovo servizio Amazon fornirà suggerimenti su come trattare meglio i pazienti e risparmiare sui farmaci. L'azienda prevede di includere nel servizio il riconoscimento delle cartelle cliniche e la capacità di fornire raccomandazioni vocali. L'azienda ha anche affermato che la grafia "medica" non sarebbe stata un problema per il riconoscimento.
Operazioni nella realtà virtuale
L'assistenza sanitaria è una delle industrie più importanti e pratiche per le tecnologie di realtà aumentata e virtuale. Nelle moderne operazioni laparoscopiche, l'immagine sull'endoscopio è completata dall'immagine ottenuta durante l'angiografia intraoperatoria. Ciò consente al chirurgo di sapere esattamente dove si trova il tumore all'interno dell'organo e quindi ridurre al minimo la perdita di tessuto sano dall'organo del paziente durante l'intervento chirurgico per rimuovere il tumore.
Con l'aiuto di software specializzati, i medici possono sviluppare modelli di protesi individuali basati sulle scansioni dei pazienti. La creazione di simulatori basati su tecnologie di realtà virtuale può migliorare in modo significativo la qualità della formazione per i medici, ridurre i costi e ridurre il numero di errori medici.
Protesi bioniche
Le mani cibernetiche vengono già commercializzate con successo nel Regno Unito, in Francia e ora negli Stati Uniti. Il 4 aprile 2019, Open Bionics ha annunciato la sua partnership con la rete di cliniche Hanger, con la quale ha stabilito la consegna delle protesi Hero Arm in America.
I bracci robotici sono stampati in 3D e possono essere realizzati in 40 ore. I sensori mioelettrici sono incorporati all'interno, consentendo di leggere i segnali dai muscoli e dal cervello, reagendo ad essi il più rapidamente possibile. Pertanto, le persone con disabilità possono vivere di nuovo una vita piena. Secondo gli sviluppatori di Open Bionics, le protesi Hero Arm sono incredibilmente precise e intuitive. A loro piacciono anche i bambini, perché gli ingegneri sono stati ispirati dal film "Iron Man" e dal gioco Deus Ex.
Le protesi di gamba bioniche, oltre alla funzione motoria, devono fornire un efficace assorbimento degli urti. Motori compatti ed efficienti e batterie ad alta capacità contribuiscono a rendere questi dispositivi mobili e facili da usare. Tali tecnologie hanno un effetto positivo sulla qualità delle protesi moderne, ma causano il loro aumento di prezzo.
Secondo la società di analisi americana Frost & Sullivan, il prezzo delle moderne protesi migliorate varia da $ 5.000 a $ 50.000.
La tecnologia di stampa 3D ha notevolmente influenzato la disponibilità di protesi moderne. Consente di creare rapidamente e facilmente protesi economiche ma funzionali, che riduce il loro costo finale per il consumatore e crea prospettive per lo sviluppo del settore.
Con lo sviluppo della tecnologia è apparso un nuovo tipo di protesi: l'aumento, che implica non solo la sostituzione di un organo perduto, ma anche l'acquisizione di abilità che in precedenza non erano caratteristiche degli esseri umani.
