Table of Contents

The Rising Burden of Diabetes and the promise of Additive Manufacturing

ولا يظهر وباء السكري العالمي أي علامات على حدوث انخفاض، ففي حين أن الاتحاد الدولي للسكري كان يعيش نحو 537 مليون شخص مصابين بمرض السكري في عام 2021، ومن المتوقع أن يصل عدد منهم إلى 783 مليون نسمة بحلول عام 2045، ويضع هذا الانتشار المتصاعد ضغوطا هائلة على الهياكل الأساسية للرعاية الصحية والاقتصادات، والأشد خطورة، على حياة الأفراد الذين يجب أن يبحروا في نظام مركب لرصد الجلوتس.

وقد برزت صناعة الاصطناعية - التي تُعرف عادة بالطباعة الثلاثية الأبعاد - كقوة تحول في تصميم الأجهزة الطبية، وخلافا للصناعة الاصطناعية التقليدية، التي تزيل المواد من كتل صلبة، وتبني طباعة ثلاثية الأبعاد طبقات من النماذج الرقمية، وهذا النهج يتيح اختلاق كميات كبيرة من المقاييس الأرضية المعقدة، وأجهزة الطباعة المتعددة المواد ذات البصمات المتعددة الأغراض التي يمكن أن تكون مستحيلة أو باهظة.

دال - التقدم المحرز في نظم تسليم الأنسولين ذات السعة 3D

وبالنسبة للأفراد المصابين بمرض السكري من النوع الأول والكثيرين المصابين بمرض السكري من النوع الثاني، فإن تسليم الأنسولين هو حجر الزاوية في العلاج، والهدف هو تقليد نمط العزل الطبيعي للجسد إلى أقصى حد ممكن، وتقديم جرعات مقصودة على مدار اليوم، وجرعات من البولوتس استجابة للوجبات، وقد ثبتت فعالية أساليب التسليم التقليدية - الحقن والأقلام والضخات - ولكن هذه القيود مقيدة بالتصميم.

المساكن المشتركة بين المدن والمؤسسة الإنسولين

ويمكن أن تؤدي المضخات التقليدية التي تنتج على وجه التحديد في مجموعة محدودة من الأحجام والشكلات، وكثيرا ما يبلغ المستعملون عن تهيج الجلد، وعن عدم الارتياح أثناء النوم، وعن صعوبة تأمين الجهاز ضد الجسم أثناء النشاط البدني.

Smart Insulin Patches with 3D-Printed Microneedle Arrays

(أ) في حالة حدوث تغيرات في الأشعة، ونسبة الأشعة المميتة، ونسبة الأشعة المقطعية إلى الأشعة، ونسبة الأشعة المميتة، ونسبة الأشعة المميتة، ونسبة الأشعة المميتة، ونسبة الأشعة المميتة، ونسبة الأشعة السينية، ونسبة الأشعة السينية، ونسبة الأشعة السينية، ونسبة الأشعة السينية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة التراكمية، ونسبة ال

Reinventing Glucose Monitoring through 3D Printing

وقد أصبح مراقبو التلوج المستمر أداة لا غنى عنها للإدارة الحديثة لسكري السكر، مما يوفر اتجاهات الغدد الصماء في الوقت الحقيقي، وتنبيهات بشأن النادر من النسيج وكمية الفلزات، ورؤية مستمدة من البيانات لتعديلات العلاج، غير أن تدابير الأشعة السينية التجارية لا تزال تواجه قيودا تتعلق بالدقة العائمة، وتهيج الجلد، وتركيب الحساسات، وتركيب التكلفة.

منابر الاستشعار الكتروجية الكيميائي 3D-Printed

In most CGMs rely on electrochemical detection: glucose is oxidized by the enzyme glucose oxidase oxidas, generating a current proportional to glucose concentration. The sensitivity and stability of this reaction depend heavily on the electrode surface area and structure. 3Dطباعة تسمح بصنع هياكل كهربائية غير قابلة للطباعة مع زيادة كبيرة في المساحة المضافة

أجهزة تصوير صغيرة للرصد المستمر المشترك

ومقارنة باستخدامها في توصيل الأنسولين، يجري تطوير صفائف صغيرة مطبعة بثلاثة دونات لرصد الغلوكوس، وتوجد هيكلان أوليان: ميكرون مستخرج من السائل المختلط للتحليل الخارجي، وأجهزة مضغوطة ذات طبقات مخففة من الجلود، وهي مادة قابلة للطباعة في شكل أجهزة مضللة ذات طابع غير مسموم، وهي عملية طباعة ذات طابع غير متجانس.

الابتكار في مجال برامجيات البحث والتطوير

إن البنكرياس الاصطناعي - وهو نظام مغلق يقوم تلقائيا بتعديل تسليم الأنسولين )وربما الغلوكاغون( استنادا إلى بيانات ذات الوقت الحقيقي للكيمياء الكيميائية - يمثل الهدف النهائي لإدارة السكري الآلي، وفي حين توجد نظم مغلقة ذاتية هجينة تجارية، فإنها تعتمد على عناصر منفصلة من مختلف المصنعين الذين لا يُفهمون دائما من أجل التكامل غير الملاح.

الطباعة المتعددة الوسائط للنظم المزدوجة - الهرمون

:: إن نظم الاختراع الاصطناعي التي تُنفذ في كل من الأنسولين والغلوكاغون، والتي تُتيح إمكانية زيادة الرقابة على الجليد، والحد من مخاطر البوليسيميا، غير أن دمج مركبتين منفصلتين من أجهزة الصنع، وآليات الضخ، وخطوط القذف في جهاز واحد قابل للارتداء، يشكل تحديا هندسيا كبيرا.

التعجيل بالصياغة والتنظيم

أما فيما يتعلق بالتصميم والاختبارات المكررة في مجال تطوير الأعمدة المصطنعة، فإن المهندسين يمكنهم طباعة عشرات من المكوّن في يوم واحد، وفحصها في ظل ظروف فسيولوجية محاكاة، وتنقيح التصميم استنادا إلى النتائج، وقد استخدمت هذه القدرة على تحديد المسارات السريعة لتقليل الارتداد إلى مستوى الارتداد.

علوم المواد والقابلية للمواءمة الأحيائية: مؤسسة الترجمة السريرية

ويتطلب الانتقال من النموذج الأولي للمختبرات إلى الأجهزة المعتمدة سريرياً التحقق الدقيق من المواد وعمليات التصنيع، وبالنسبة لأدوات السكري المطبعة بثلاثة دمار والتي تُرتدى على الجلد، أو تدرج بشكل فرعي، أو تزرع، يجب أن تستوفي المواد معايير صارمة للقابلية للاختراق البيولوجي، وأن تصمد في عملية التعقيم، وأن تحافظ على سلامة الميكانيكية على فترات الاستخدام الممتدة.

المواد البيولوجية المطبوعة والتحديات في مجال التعقّد

وهناك العديد من البوليمرات المطبعية التي تستخدم البوليتيلات، مثل حمض البوليتيل، وجهاز البوليستيرون، وأجهزة البوليسترين غير القابلة للطباعة، وأجهزة التلقيح المثبتة بالأشعة غير الثابتة، وأجهزة الأشعة غير المثبتة، وأجهزة الأشعة المحتوية على درجة حرارة عالية، وأجهزة الأشعة غير قابلة للتصويب، وأجهزة الأشعة غير المثبتة التي تُعد الطبي

الوصــول، التحلل، الاستقرار الطويل الأجل

إن استقرار المواد المطبوعة على المدى الطويل أمر حاسم، إذ إن الوصول إلى الم الاحتكارات المتبقية أو المبادرات الضوئية أو المنتجات الفرعية للتحلل يمكن أن يسبب الإلتهاب المحلي أو التوعية أو السمية العامة، كما أن خطوات التجهيز المعجل - مثل غسل المواد الكحولية غير القابلة للتلف أو التصفح أو التصفيق السطحي - هي خطوات أساسية للتقليل إلى أدنى حد من الإجهاد الناجم عن فترة الاستخلاص.

مسارات التنظيم والتصنيع الملاحية

ويتطلب جلب أجهزة السكري ذات الطباعة 3D إلى السوق نقل بيئة تنظيمية معقدة ومتطورة، وقد أصدرت هيئة تنمية الحراجة وثائق توجيهية خاصة بالأجهزة الطبية المصنعة المضافة، ولكن تطبيق هذه المبادئ التوجيهية على الأجهزة المطبوعة ذات الطابع الشخصي، لا يزال مجالا للمناقشة النشطة.

إرشادات هيئة تنمية الحراجة وتقييم العملية

في عام 2017، نشرت وكالة التنمية الحرجية "النظرات التقنية للأجهزة الطبية المصنّعة المضافة" التي تُحدّد التوقعات لتصميم الأجهزة وصنعها واختبارها، وتشمل المتطلبات الرئيسية التحقق من التصميم، والوصف المادي، والتحقق من جودة النظام، وبالنسبة للأجهزة الخاصة بالمرضى، يجب على المصنعين أن يبرهنوا على أن كل تصميم فريد يفي بنفس معايير السلامة والأداء كجهاز قياسي.

الطباعة ومراقبة الجودة

أحد أكثر الاحتمالات تحولاً هو طباعة نقطة الرعاية حيث يتم صنع الأجهزة مباشرة في المستشفيات أو العيادات أو حتى الصيدليات باستخدام ملفات رقمية مرسلة من مركز التصميم المركزي هذا النموذج يمكن أن يقلل بشكل كبير من التأخيرات في سلسلة الإمداد ويمكّن من توصيل الأجهزة ذات الصبغة المصممة خصيصاً

القدرة الاقتصادية على التنبؤ والقابلية للتكرار

أما بالنسبة لإنتاج الأجهزة المعيارية ذات الحجم الكبير، فإن استخدامات الحرق التقليدية لا تزال أكثر فعالية من حيث التكلفة نتيجة انخفاض تكاليف الطبع حسب المقاييس، ولكن إنتاج المواد ذات الحجم الصغير من الأجهزة ذات القدرة على التكسير، فإن استخدامات الصنع ذات القدرة على الصنع، مما يجعل من الممكن أن يؤدي إلى زيادة التكاليف الاقتصادية للطباعة بالنسبة للمعدات ذات الحجم المقياس التراكمي، كما أن استخدامات البرمجيات ذات القدرة على الصنع.

الاتجاهات المستقبلية: الطباعة الأحيائية، ومؤشر التنفيذ، والابتكارات المفتوحة

وفي المستقبل، تعد عدة مجالات بحثية ناشئة بزيادة تعزيز قدرات أدوات إدارة مرض السكري التي تستخدم بطباعة 3 دال.

القضايا البكرية ذات الطابع البيولوجي

ومع أن الطباعة البيولوجية ]FLT:1][ - فإن تحديد الخلايا الحية وعوامل النمو والمواد البيولوجية في أنماط محددة - يتيح إمكانية تأجير الأنسجة المكشوفة التي تسودها السرية والتي تسودها الكائنات الحية بطريقة منظمة تنظيماً بيولوجياً، وقد سبق للباحثين أن أعدوا مجموعات من الخلايا البصمة ذات البصمة الحيوية في نماذج مضبوطة بالهيدروجيل.

AI-Driven Design Optimization

ومن خلال تحليل مجموعات كبيرة من البيانات المتعلقة بمسح الأنشوط في المرضى، وملامح الجلوكوز، وبيانات نمط الحياة، يمكن أن تتنبأ الخوارزميات بمقياسات مثلى للآلات، وممتلكات مادية، ومواقع للتنسيب، ويمكن لأدوات التصميم الجامدة أن تخلق تلقائيا هياكل للأجهزة تلبي القيود المتعددة في نفس الوقت، مثل تعظيم الوزن.

منابر التعاون والتبادل

وتخفض مبادرات الأجهزة المفتوحة المصدر الحواجز التي تعترض المختبرات الأكاديمية، والبدء، وحتى فرادى المرضى للإسهام في تطوير الأجهزة، وقد أظهرت منابر مثل مشروع إنسولين المفتوح وحركة نظام إنسبولين قوة الابتكار التعاوني والشفاف، وعندما تقترن هذه المبادرات بطباعة 3D، فإنها تتيح للتصميمات أن يتقاسمها مجتمع عالمي بحرية، وأن يعدلها، وأن هذا النموذج اللامركزي يمكن أن يعجل وتيرة الابتكار ويزيد من إمكانية الوصول إلى أجهزة السكري بأسعار معقولة.

خاتمة

ويمثل تقارب تكنولوجيا الطباعة بثلاثة دفاتر مع إدارة السكري أحد التطورات الواعدة في الطب الشخصي، ومن مضخات الأنسولين ذات الملاءمة العادمة، ومن المصحات الدقيقة الذكية إلى أجهزة الاستشعار المتقدمة من الغلوكوز، والأجهزة المصطنعة من المواد، والصناعات المضاف إليها، مما يتيح توليدا جديدا من الأجهزة التي تكون أكثر راحة وفعالية وسهولة من قبلها.

المراجع والقراءة الإضافية

توفر الموارد التالية معلومات إضافية عن المواضيع التي نوقشت في هذه المادة: