اختصاصی بسپار/ چاپ سه‌بعدی پلیمرها: انقلابی در آینده پزشکی
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر صنعت بسپار با پیشرفت‌های چشمگیر در چاپ سه‌بعدی، نقش کلیدی در تحول فناوری‌های پزشکی ایفا می‌کند. از راهنماهای جراحی تا کاشتینه‌‌های اختصاصی بیمار ساخته‌شده از پلی‌اتراتر‌کتون (PEEK)، این فناوری مرزهای مراقبت‌های بهداشتی مدرن را جابه‌جا کرده است. همکاری اخیر بین 3D Systems و بیمارستان دانشگاهی بازل در سوئیس، که منجر به تولید اولین کاشتینه صورت چاپ سه‌بعدی مطابق با مقررات وسایل پزشکی اتحادیه اروپا (MDR) شد، نمونه‌ای برجسته از این پیشرفت‌هاست. این خبر، که در ۱۸ مارس ۲۰۲۵ اعلام شد، نشان‌دهنده پتانسیل بسپارهای گرمانرم در بهبود نتایج جراحی و زیست‌پایداری است.
چاپ سه‌بعدی در پزشکی: از نمونه‌ی اولیه تا کاربردهای نهایی
چاپ سه‌بعدی در حوزه‌ی پزشکی ابتدا برای تولید مدل‌های پیش‌جراحی و راهنماهای جراحی به کار گرفته شد، زیرا ورود به این کاربردها نیاز به سرمایه‌گذاری کم‌تری داشت. تحلیلگر ارشد IDTechEx، در گزارش «چاپ سه‌بعدی و تولید افزودنی ۲۰۲۴-۲۰۳۴» توضیح می‌دهد که تنها ۲۰ درصد از شرکت‌کنندگان در نظرسنجی Formnext 2023 از چاپ سه‌بعدی برای تولید قطعات نهایی پزشکی استفاده کرده‌اند، که بسیار کم‌تر از صنایع خودروسازی و هوافضاست. با این حال، کاربردهای خاصی مانند تولید ردیف‌کننده‌های دندانی (Dental Aligners) از طریق گرماشکل‌دهی قالب‌های چاپ سه‌بعدی، به استاندارد صنعت تبدیل شده‌اند.
طبق آمار، روزانه حدود یک میلیون قطعه برای ردیف‌کننده‌های دندانی در سراسر جهان تولید می‌شود. هم‌چنین، ۶۲ درصد از آزمایشگاه‌های دندانپزشکی در آمریکا از چاپ سه‌بعدی برای تولید اسپلینت‌ها، تاج‌ها و پل‌های موقت و دائمی استفاده می‌کنند. فراتر از دندانپزشکی، شرکت Materialise گزارش می‌دهد که ۹۹ درصد سمعک‌های امروزی با چاپ سه‌بعدی تولید می‌شوند. Stryker از سال ۲۰۱۳ بیش از یک میلیون جایگزین زانو را با چاپ سه‌بعدی تولید کرده است.
PEEK: بسپاری پیشرو در کاشتینه‌‌های پزشکی
پلی‌اتراتر‌کتون (PEEK)، یک بسپار گرمانرم با دمای ذوب بالا، به دلیل زیست‌سازگاری و مدول کشسانی پایین‌تر نسبت به تیتانیوم، در کاشتینه‌‌های پزشکی، به‌ویژه ستون فقرات، محبوبیت یافته است. این ویژگی، خطر ممانعت تنشی (Stress Shielding) را می‌کاهد، که می‌تواند باعث ضعف استخوان‌های اطراف کاشتینه شود. علاوه بر این، رادیولوسنسی (Radiolucency) PEEK، که تداخلی با تصویربرداری پرتو ایکس ندارد، آن را برای کاربردهای کاشتینه ایده‌آل می‌کند.
با این حال، PEEK به دلیل طبیعت آب‌گریز و عدم اتصال مستقیم با بافت استخوان، نیاز به پس‌فراورش دارد. شرکت Himed، تامین‌کننده زیست‌مواد، با استفاده از سامانه‌های ماتریس خود، پوشش‌های هیدروکسی‌آپاتیت زیست‌فعال را روی کاشتینه‌‌های PEEK اعمال می‌کند. این فرایند، که شامل دو مرحله برای ایجاد بافت سطحی یکنواخت و افزودن پوشش زیست‌فعال است، یکپارچگی استخوانی (Osseointegration) را بهبود می‌بخشد. Himed گزارش می‌دهد که این روش نرخ موفقیت کاشتینه‌‌های ستون فقرات را تا ۳۰ درصد افزایش داده است.
اولین کاشتینه صورت MDR-compliant
در ۱۸ مارس ۲۰۲۵، 3D Systems و بیمارستان دانشگاهی بازل اولین کاشتینه صورت چاپ سه‌بعدی جهان را با استفاده از PEEK (VestaKeep i4 3DF از Evonik) و چاپگر EXT 220 MED تولید کردند. این کاشتینه، که مطابق با مقررات سختگیرانه MDR اتحادیه اروپا بود، در جراحی موفقیت‌آمیزی استفاده شد. پروفسور فلوریان تیرینگر از بیمارستان بازل تاکید کرد: «تولید کاشتینه‌‌های اختصاصی بیمار در بیمارستان، دقت درمان را افزایش و زمان رسیدن به نتیجه را می‌کاهد.»
چاپگر EXT 220 MED، که از آگوست ۲۰۲۳ در بیش از ۸۰ جراحی کاشتینه جمجمه‌ای استفاده شده، با معماری مناسب برای اتاق تمیز و جریان‌های کاری ساده، تولید وسایل پزشکی در محل را ممکن می‌کند. طبق گزارش Market Research Future، بازار کاشتینه‌‌های فک و صورت چاپ سه‌بعدی در سال ۲۰۲۴ بیش از ۲ میلیارد دلار ارزش داشت و انتظار می‌رود تا سال ۲۰۳۴ به بیش از ۴ میلیارد دلار برسد.
زیست‌پایداری و آینده چاپ سه‌بعدی پزشکی
چاپ سه‌بعدی نه‌تنها دقت و کارایی را بهبود می‌بخشد، بلکه با کاهش پسماند مواد به زیست‌پایداری کمک می‌کند. تولید کاشتینه‌‌های اختصاصی بیمار، نیاز به تولید انبوه و انبار کردن را می‌کاهد و مصرف مواد را تا ۴۰ درصد کم می‌کند. استفاده از زیست‌بسپارها و چندسازه‌ها در چاپ سه‌بعدی نیز در حال بررسی است تا اثرات زیست‌محیطی کاهش یابد و از تولید ریزپلاستیک‌ها جلوگیری شود.
نوآوری‌های اخیر، مانند جایگزینی مفصل انگشت پا، داربست‌های قابل‌جذب سینه و استنت‌های دهانی برای بیماران سرطانی، نشان‌دهنده گسترش چاپ سه‌بعدی به کاربردهای درمانی است. پیشرفت نرم‌افزارها برای تبدیل تصاویر دیجیتال به مدل‌های سه‌بعدی نیز این فرایند را خودکار کرده و زمان طراحی را تا ۵۰ درصد کاسته است.
زیست‌بسپار جدید CovationBio در Chinaplas 2025
شرکت Covation Biomaterials با معرفی زیست‌بسپار جدیدی به نام bioPTMEG در نمایشگاه Chinaplas 2025، که از ۱۵ تا ۱۸ آوریل در شنزن چین برگزار شد، نقش پیشرو خود را در در مسیر تحولات بزرگ به سوی زیست‌پایداری تثبیت کرد. این ماده، جایگزینی زیست‌پایه برای پلی‌تترامتیلن اتر گلیکول (PTMEG) نفت‌پایه است که در تولید اسپندکس، پلی‌یورتان‌ها و کشپارهای گرمانرم (Thermoplastic Elastomer) استفاده می‌شود. با کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و سازگاری با فرایندهای تولید موجود، bioPTMEG نویدبخش آینده‌ای سبزتر برای صنایع پوشاک، بسته‌بندی و فرش است.
bioPTMEG: جایگزینی زیست‌پایه با کارکرد بهینه
CovationBio با معرفی bioPTMEG، یک زیست‌بسپار ساخته شده از منابع تجدیدپذیر مانند پسماندهای ذرت (Corncobs) ارائه کرده است. این ماده به‌عنوان یک جایگزین Drop-in Replacement طراحی شده، به این معنا که بدون نیاز به تغییرات عمده در فرایندهای تولید، مانند رانشگری یا گرماشکل‌دهی، در خطوط تولید موجود قابل‌استفاده است.
طبق داده‌های CovationBio، محصول bioPTMEG در مقایسه با PTMEG نفت‌پایه، تا ۴۰ درصد انتشار گازهای گلخانه‌ای را می‌کاهد. این کاهش به دلیل استفاده از کربن مشتق‌شده از گیاهان است که در چرخه کربن مشارکت دارد. هم‌چنین، انتخاب پسماند ذرت به‌عنوان ماده اولیه، تضمین می‌کند که این زیست‌بسپار با محصولات غذایی رقابت نمی‌کند، که گامی مهم در راستای زیست‌پایداری است. علاوه بر این، استفاده از منابع غیرغذایی مانند پسماندهای ذرت، فشار بر زمین‌های کشاورزی را می‌کاهد و به حفظ منابع طبیعی کمک می‌کند.
کاربردهای گسترده و بازار روبه‌رشد
bioPTMEG در صنایع مختلفی از جمله پوشاک، فرش، لوازم آرایشی، مواد غذایی و بسته‌بندی کاربرد دارد. این زیست‌بسپار در تولید اسپندکس برای لباس‌های کشسان، پلی‌یورتان‌ها برای اسفنج‌های مقاوم و کشپارهای گرمانرم برای قطعات انعطاف‌پذیر استفاده می‌شود. سازگاری این ماده با فناوری‌های استاندارد قالب‌گیری پلاستیک، آن را به گزینه‌ای جذاب برای تولیدکنندگانی تبدیل کرده که به دنبال کاهش ردپای کربن بدون تغییر زیرساخت‌های تولید خود هستند.
CovationBio گزارش می‌دهد که تقاضا برای بسپارهای زیست‌پایه در سال ۲۰۲۴ حدود ۲۰ درصد رشد داشته و انتظار می‌رود بازار جهانی این مواد تا سال ۲۰۳۰ به ارزش ۲۷ میلیارد دلار برسد. bioPTMEG با ترانمایی (Transparency) بالا در زنجیره‌ی تامین و کارکردی مشابه PTMEG سنتی، می‌تواند سهمی قابل‌توجه از این بازار را به خود اختصاص دهد.
زیرساخت‌های تولید و گسترش جهانی
CovationBio در حال حاضر bioPTMEG را در کارخانه خود در کینستون، کارولینای شمالی عرضه می‌کند. این شرکت هم‌چنین در حال ساخت تاسیسات تولیدی جدیدی در چیدونگ، استان جیانگ‌سو چین است که قرار است تا پایان ۲۰۲۵ تکمیل شود و تولید تجاری آن از سه‌ماهه اول ۲۰۲۶ آغاز خواهد شد. این تاسیسات جدید ظرفیت تولید سالانه ۳۰,۰۰۰ تن bioPTMEG را خواهد داشت، که پاسخگوی تقاضای روبه‌رشد در آسیا خواهد بود.
CovationBio با تولید محصولاتی مانند Sorona، Susterra و Zemea، سابقه‌ای قوی در ساخت تکپارها و بسپارهای زیست‌پایه دارد. این شرکت در سال ۲۰۲۴ بیش از ۱۰۰ قرارداد همکاری با تولیدکنندگان جهانی امضا کرد و انتظار می‌رود این تعداد در سال ۲۰۲۵ به ۱۵۰ قرارداد برسد.
زیست‌پایداری و کاهش ریزپلاستیک‌ها
یکی از مزایای کلیدی bioPTMEG، کمک به کاهش وابستگی به منابع فسیلی و به حداقل رساندن تولید ریزپلاستیک‌ها (Microplastic) است. برخلاف بسپارهای سنتی که در محیط‌زیست تخریب نمی‌شوند و به ریزپلاستیک تبدیل می‌شوند، زیست‌بسپارهای CovationBio زیست‌تخریب‌پذیرتر هستند و اثرات زیست‌محیطی کم‌تری دارند. این شرکت تخمین می‌زند که جایگزینی PTMEG سنتی با bioPTMEG در صنعت پوشاک می‌تواند سالانه تا ۵۰۰,۰۰۰ تن زباله پلاستیکی را بکاهد.
نمایش در Chinaplas 2025 و چشم‌انداز آینده
