Személyre szabott orvoslás az SZTE „3D nyomtató központjából”, ahol tanulni és kutatni is lehet

A szemünk előtt zajló negyedik ipari forradalom egyik leglátványosabb eszköze a 3D nyomtató. A térbeli nyomtatásra alkalmas berendezések ára manapság néhány százezer forinttól indul. Így aztán a közepes méretű vállalkozásoktól kezdve a felsőoktatási intézményekig számos helyen használják a 3D nyomtatókat. Ilyen asztali eszköz a Szegedi Tudományegyetem több egységében, így például az SZTE Általános Orvostudományi Karon és az SZTE Mérnök Karán is dolgozik.

A térbeli nyomtatás alapjai

Az SZTE ÁOK az élen jár a hazai felsőoktatási intézmények között, ugyanis a graduális és a posztgraduális képzésben a medikusok és a PhD-hallgatók is tanulnak a 3D nyomtatásban rejlő lehetőségekről a normál curriculumon belül. Ám a 3D nyomtatás kutatói alkalmazásának ösztönzése és kiszélesítése, illetve az ezekhez az eszközökhöz kötődő szolgáltatások fejlesztése is cél a szegedi egyetemen.

– A kiindulási alapot egy nagyon jó felbontású alapkép-sorozat, aminek a tárolásához nagy memóriájú számítógépre van szükség, és a lézer széleskörű alkalmazása jelenti. Ezek voltak a feltételei a térbeli nyomtatási technológia robbanásszerű fejlődésének és elterjedésének. Áttörést hozott a képalkotásban alkalmazott szabványok időszaka is. Elérkezett a pont, amikor nem a kuriozitás, hanem a piac diktál – magyarázta prof. dr. Bari Ferenc. A Szegedi Tudományegyetem Orvosi Fizikai és Orvosi Informatikai Intézetének a professzora a kézírás és a könyvnyomtatás közti különbségre utalva érzékeltette, mit tud ma egy 3D nyomtatós sorozatgyártás.

Az anyag korábbi megmunkálója a kő- vagy vastömbből a szobrászhoz hasonlatosan faragással vagy forgácsolással alakította ki a finom formát; illetve a képlékeny anyagot öntőformába öntve hozta létre az új struktúrát. Ezzel szemben a 3D, azaz térbeli nyomtatás lényege, hogy például egy csavarról vagy éppen az MRI által egy emberi testrészről készített nagy felbontású, „szeletelt” kép alapján rétegenként rakódik egymásra az anyag, így a rejtett belső tartalom is részlet-gazdagon létrehozható.

– Manapság már szinte minden térbeli, háromdimenziós modellt – egy házat, egy széket, egy hiányzó testrész pótlására alkalmas protézist, de egy emberi szövetet is – el lehet készíteni 3D nyomtatóval – jelentette ki prof. dr. Bari Ferenc, aki szakmai vezetője az SZTE „Egyénre szabott orvoslás élettudományi stuktúrák 3D nyomtatás révén” elnevezésű GINOP-projektjének.

Kutatói bázis a cél

E projekt célja egy olyan egyedülálló, komplex 3D nyomtatási technológiát alkalmazó kutatói bázis létrehozása, melyben fém, valamint polimer orvostechnikai eszközök és biológiai struktúrák és kialakítása, jellemzőinek vizsgálata és fejlesztése lehetséges.

– Meg szeretnénk teremteni a betegre szabott gyógyászat kutatásának, oktatásának és fejlesztésének infrastruktúrális hátterét – hangsúlyozta a professzor. A 3D nyomtatás technológiájának fejlődésével, az egyénre szabható, integrált szövet-szerv-építés olyan új utakat nyit meg az orvostudomány számára, amelyek korábban elképzelhetetlen megoldásokkal szolgálnak a betegek gyógyításában.

Az implantológia támogatása, a fémnyomtatás és a felületkezelés módszertanának továbbfejlesztése, biológiai szövetek nyomtatása, valamint ízületi porcfelszín pótlás lehetőségének megteremtése a kiemelt célja az SZTE e GINOP-projektjének. A szemészetben a mesterséges szaruhártya előállítása, az onkológiában pedig az egyénre szabott brachyterápiás kezelés területe kap hangsúlyos szerepet.

– A szövet élő anyag, de Petri-csészés létrehozása régi technológia. A 3D nyomatás e területen azt jelenti, hogy sejtcsoportonként, csöppenként viszik föl a biológiailag élő anyagot egy olyan vázra, amely aztán fölszívódik, mint például a sebészetben használatos egyfajta „cérna” – magyarázta prof. dr. Bari Ferenc. – Például a szaruhártya 3D nyomtatása azért vált lehetségessé, mert ennek a szövetnek nincs a vérellátásra közvetlen igénye. Manapság nagy erőfeszítéseket tesznek a szakemberek a vaszkularizált szövetek, szervek nyomtatására is.

Az SZTE által elnyert, közel 600 millió forint támogatást jelentő GINOP-pályázat az infrastruktúra kialakítását teszi lehetővé. Ez nem „betont és falakat” jelent, hanem eszközök beszerzését. A berendezések megérkeztek, az elmúlt három év alatt elvégzett munka 2019 őszére érik be. Addigra elkészül az SZTE Általános Orvostudományi Kar önerős hozzájárulásával az SZTE 3D nyomtató központját befogadó – az SZTE Szent-Györgyi Albert Klinikai Központ Elnöki Hivatalának is otthont adó, Tisza Lajos körút 107. számú – épület egy részének az átalakítása. E nagy teljesítményű és különleges 3D nyomtatók működtetéséhez tisztasági, hőmérséklet-stabilitási, rezgéstani és biztonsági szempontokból is alkalmas helyiségek szükségesek.

– Hol tart a 3D-nyomtatás orvosi felhasználása? – kérdezett vissza a professzor. – E terület fejlődését óriási dinamika jellemzi, szinte beláthatatlan piacot jelent, hiszen – pillanatnyilag – a személyre szabott, „intelligens gipsztől” a koponya- és állcsont pótláson át, az egyedi szövetek előállításáig és a személyre szabott gyógyszer kinyomtatásáig terjed. – Márpedig aminek van piaca, arra föl kell készíteni a felsőoktatásból kikerülő szakembereket – hangsúlyozta prof. dr. Bari Ferenc, aki szerint épp az a legfőbb gondja a „high-tech”-nek, hogy nincs elegendő, az ilyen berendezések működtetéséhez értő szakember.

Elsősorban a medikusok, illetve a mérnökhallgatók oktatását és az anyagtudományi kutatást szolgálja az SZTE 3D nyomtató központja. A felsőoktatás helyett az ipar nem végzi el ezt a feladatot, mint ahogy a start-up cégek számára is kulcskérdés, hogy hozzáférjenek a legkorszerűbb 3D nyomtatókhoz, szkennerekhez.

– Egymást tanítjuk: 10-15 előadást tartottunk már egymásnak, különböző területek problémaköreit jártuk körbe. Olyan fiatal szakembereket toborzunk e programokra, akiket érdekel az új technológia – mondta mosolyogva a professzor. – Tele vagyunk illúziókkal, megoldandó problémákkal, és be nem látható távlatú lehetőségekkel. Így van ez minden „forró”, folyamatos fejlődésben lévő kutatási területen. A technológia fejlődése során derül ki a problémák és a megoldások nagy része – hangsúlyozta. Példaként említette az új gyógyszergyártási irányt, az egyedi formulázást, amely a páciens testsúlyához és egyéb adottságaihoz igazítja a többkomponensű és különböző fölszívódási helyű pirulákat. – Az SZTE számára a legfontosabb feladatnak az intellektuális felkészülést látom.

LAMELIS az élettudományokért

A térbeli nyomtatóknál mi a lézer szerepe? A lézer itt elsősorban a térbeli pontosságot, a jól adagolható energia-csomagot, a kézben tartott fotokémiai reakciót szolgálja. Így lehet biztosítani, hogy például az adott fémpor réteg egyes, meghatározott pontjai összeolvadjanak, a vékony folyadékréteg molekulái között térbeli kötések jöjjenek létre Az úgynevezett fotopolimerizációs eljárásokkal rendkívüli részletgazdagságú, több komponensű – színű, textúrájú – új struktúrák hozhatók létre… Ilyen és ehhez hasonló kérdéseket is részleteznek az SZTE VI. LAMELIS nyári iskolájában is.

A LAMELIS, azaz az Orvostudományi és Élettudományi Lézerek nyári iskolája hat éve a szegedi lézerközpont, az ELI-ALPS népszerűsítését tűzte ki célul. Mára a LAMELIS olyan fórummá vált, ahol a lézerek modern élettudományi alkalmazásainak tudásbázisát fejlesztik. A 2019. július 4. és 12. közötti LAMELIS nyári iskolában egy egész napot szentelnek a szervezők annak, hogy a 3D nyomtatók robbanásszerűen fejlődő világa újdonságait megismerhessék a világ minden tájáról a Szegedi Tudományegyetemre zarándokló szakemberek és diákok.

– A tervek szerint szolgáltat is majd az SZTE 3D nyomtató központja – tette hozzá az SZTE Általános Orvostudományi Kar és az SZTE Természettudományi és Informatikai Kar közös egységének professzora. Példaként említette: pillanatnyilag kuriozitás, hogy egy száj-, ortopéd vagy idegsebész 3D nyomtató segítségével létrehozott modellen tervezze meg a műtétet, vagy építse be az implantátumot. Ezt mindennapos gyakorlattá kell majd tenni az SZTE egységein belül. Ugyanakkor a maradék kapacitással külső piaci igényeket is ki lehet majd elégíteni – fogalmazta meg reményeit Bari Ferenc professzor.

Az SZTE által másodszor elnyert Új Nemzeti Kiválóság Program fotonikai lábában erős pillér ez a formálódó 3D nyomtató központ.

SZTEinfo – Újszászi Ilona

Fotók: Ú. I.