hirdetés
hirdetés

Orvosbiológiai technológiákon dolgoznak

A 3D-nyomtatás hazai „szuper-kutatóközpontja”

A Pécsi Tudományegyetem 3D Nyomtatási és Vizualizációs Központja a maga nemében egyedülálló intézmény az országban. A legmodernebb 3D-nyomtatási technikákat alkalmazza a különböző kutatás-fejlesztési és innovációs területeken, ugyanakkor, a PTE „vállalkozó egyetem” elképzelésével összhangban a fejlesztések gyakorlati megvalósításával és termékek piaci értékesítésével is foglalkozik. A PTE3D Központ az eddigi tapasztalatok alapján újrapozicionálja magát. A változásokról és a hamarosan elinduló új szervezetről először a Gyártástrendnek nyilatkoztak.

hirdetés

A kérdésnek különös hangsúlyt és időszerűséget ad, hogy az egyetem új kutatás-fejlesztési ernyőszervezet létrehozását határozta el, egyelőre még Biomedical Engineering Központ munkacím alatt. Ennek a tervek szerint karokat, tudományterületeket, egyes nagyprojekteket szakmailag és gazdaságilag is átfogó ernyőszervezetnek „magjaként” a központ továbbra is megmarad, és benne a fejlett technológiák zászlóvivőjeként, afféle közös nevezőként lesz jelen. Az újdonság, hogy mostantól sokkal jobban koncentrálhat azokra a területekre, ahol a jövőben igazán eredményes lehet, és nem utolsósorban ahol tevékenységével és összegyűlt szakértelmével minél inkább tudja támogatni vagy éppen „kovászként” belendíteni a PTE k+f+i-tevékenységét.

dr. Maróti Péter
dr. Maróti Péter
A PTE3D projekt létrehozásának alapötlete 2015-ben született meg. Az intézmény innovációs vezetője, Maróti Péter elmondta: „Dr. Bódis József, a Pécsi Tudományegyetem akkori rektora – jelenlegi oktatásért felelős államtitkár – már a kezdetektől célul tűzte ki egy multidiszciplináris kutatóközpont megvalósítását, amely a 3D-technika felhasználásával összevonná az egyetem különböző karain működő kutatócsoportokat. A PTE3D koncepciójának kidolgozásában részt vett az Általános Orvostudományi Kar, a Közgazdaságtudományi Kar, a Műszaki és Informatikai Kar, a Művészeti, valamint a Természettudományi Kar is. A kutatóközpont irányításával a rektor dr. Nyitrai Miklóst, a PTE Általános Orvostudományi Karának jelenlegi dékánját bízta meg. Sikeresen pályáztunk a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatalhoz, amely több mint 1,8 milliárd forinttal támogatta a koncepciót. Tavaly márciusban pedig megnyitottuk a PTE3D projekt saját 600 négyzetméteres központját a Műszaki és Informatikai Kar területén.”

A kutatóközpont gépparkja számos 3D-nyomtatási technikát alkalmaz. Az egyik a szálhúzásos FFF- (Fused Filament Fabrication, vagy más néven Fused Deposition Modeling, FDM) eljárás, amely hőre lágyuló polimerszálakból építi fel azokat a műanyag rétegeket, amelyek aztán a térformát kiadják. Ezekkel a kis méretű, alacsonyabb árkategóriás gépekkel olcsón, gyorsan, az egyéni igényeket kiszolgáló műanyag tárgyakat, alkatrészeket lehet előállítani. A PTE3D Központban emellett a szelektív lézerszinterezést (SLS) is alkalmazzák mint technológiát. Az előbbi két nyomtatási metodikát használják a kutatóközpontban például a felsővégtag-protézisek fejlesztésénél. Ezenkívül többféle fotopolimeres nyomtatási technikán (SLA) alapuló ipari méretű gépek is vannak. „Ezekkel folyékony műgyantát világítanak meg fénnyel és lézerrel, rétegről rétegre haladva. Rendkívül finom felbontású, akár 16 mikrométer pontosságú tárgyakat készíthetünk ezzel a módszerrel. Jól használható például szájsebészeti tervezősablonok vagy fogszabályozási eszközök gyártásánál” – folytatja Maróti Péter.

Újratervezve

Hozzáteszi, az elmúlt három évben rengeteg ötlet felvetődött azzal kapcsolatban, milyen területeken alkalmazhatnák még a 3D-nyomtatást. Például a Műszaki és Informatikai Kar néhány építésze művészeti karos kollégákkal azon gondolkodnak, hogy egyedi házakat építenének betonnyomtatással. A műszakis munkacsoportban dolgozik olyan kutató is, aki az autógyártásban próbálná ki a 3D-nyomtatást. Ugyanakkor a PTE3D Központ nagyon sokféle külső megrendelésnek is eleget tett az elmúlt időszakban. Az egész országból érkeztek megkeresések egyénektől ipari cégekig egyaránt.

A nyomtatólaborban különböző technológiák elérhetők, köztük szálolvasztásos CraftBot nyomtatók is
A nyomtatólaborban különböző technológiák elérhetők, köztük szálolvasztásos CraftBot nyomtatók is

Dr. Maróti Péter példákat is említ: „Volt, aki az egyedileg tervezett vázáját szerette volna kinyomtatni, más a porszívójához akart alkatrészt, egyik karunk a TDK-nyertes diákjait jutalmazta 3D-technikával készült baglyokkal. Akadt olyan ipari szereplő is, amely a gépi üzemeltetéshez kért alkatrészeket. Mivel mi egyetemi kutatóközpont vagyunk, profitra nem tehetünk szert. Viszont a külső megrendelésekből fedezni tudjuk a működési költségeinket, és nem utolsósorban tapasztalatokat is gyűjtünk. Ez továbbra is fontos célunk, a nyitottságunkat mindenképp szeretnénk megőrizni, azonban nehéz úgy a munkánkra koncentrálni, hogy az egyik alkalommal külső megrendeléseknek teszünk eleget, azután meg valamelyik fontos orvosi műszaki projektünkhöz készítünk eszközöket. Ezért úgy döntöttünk, átstrukturáljuk a tevékenységünket, vagy másképpen: újrapozicionáljuk magunkat. Erre kiváló apropót és lehetőséget ad a most még „Biomedical Engineering Központ” munkacímen futó elképzelés. Az új szervezetnek a tervek szerint fontos része marad a 3D Központ, ugyanakkor – természetesen a többi együttműködő kutatócsoporttal és kutatási projekttel egyetértésben – az eddigieknél pontosabban be tudjuk határolni a kompetenciáinkat és működési céljainkat. A későbbiekben elsősorban a saját orvostechnológiai fejlesztéseinkre szeretnénk fókuszálni, és ha ezenfelül marad kapacitásunk más megrendelésekre, együttműködésekre, természetesen szívesen teljesítjük azokat is” – összegez Maróti Péter.

Tüdőszövet és protézisek

Az említett ernyőszervezeten belül az elmúlt időszak tapasztalatait elemezve hat új munkacsoportot hoznak létre, és a 3D-nyomtatást is főleg ezekkel kapcsolják össze. Például az Orvosi Anyagtechnológiai Kutatócsoport a 3D-nyomtatásban használt anyagokat, a polimerek és kompozitok jellemzőit, viselkedését vizsgálja. Egyedi fejlesztésű anyagokkal is kísérleteznek: például miként változtatja meg a termoplasztikus műanyagok szerkezetét és jellemzőit, ha kalciumkarbonát vagy karbon különböző koncentrátumait adják hozzá? De a különböző szilikonok vizsgálata is alapkutatásuk része, és ezeknek az alkalmazása már szorosan kapcsolódik az egészségügyi szimulációkkal foglalkozó munkacsoportjukhoz. Ennek a területnek amúgy is régi múltja van már a pécsi egyetemen, ahol az Általános Orvostudományi Karon belül 2015 óta működik a MediSkillsLab Szimulációs Oktatási Központ. Itt a 3D-nyomtatást például az ALS- (Advanced Life Support) babák kopóeszközeinek pótlására használják fel, ami a graduális és posztgraduális képzésekben is rendkívül hasznos. Saját fejlesztésű vérző műbőrön, illetve valósághű műgégén gyakorolhatják a gégemetszést az orvostanhallgatók. De előállítottak agykamramodelleket is, műcsontokat, sebvarrás gyakorlására alkalmas eszközöket. A 3D-nyomtatást alkalmazzák az úgynevezett magas hűségi szimulátorok karbantartásánál is. Ezek emberi testet utánzó modellek, amelyekhez komoly szoftveres háttérpark kapcsolódik: tökéletesen szimulálnak különböző életfunkciókat és azok zavarait is, sőt reagálnak az orvosi beavatkozásokra. A vénás injekció beadásától a szívritmuszavar ellátásáig sok minden gyakorolható az emberszerű szimulátorokon.

A fotopolimeres nyomtatási technika nagyon finom felbontású tárgyak létrehozását is lehetővé teszi
A fotopolimeres nyomtatási technika nagyon finom felbontású tárgyak létrehozását is lehetővé teszi

Az egészségügyi szoftverek fejlesztésével, valamint a bionyomtatással is külön munkacsoportok foglalkoznak. Ez utóbbi talán az egyik leginnovatívabb orvostechnológiai terület, amely a sci-fi-rajongók fantáziáját is megmozgatja. Például különféle organoidokat hoznak létre, azaz élő sejtekből mesterséges módon élő szövetmintákat kreálnak. Az így készített élő szöveteken molekuláris szinten tanulmányozhatják a betegségek kiváltó okait, valamint a gyógyszerek hatásmechanizmusát. A pécsi kutatóközpontban például tüdőszövetet nyomtatnak, és a tüdő daganatos, gyulladásos és fibrotikus betegségeinek hátterét vizsgálják, és ezzel kapcsolatos gyógyszerkísérleteket végeznek.

A neurorehabilitációs munkacsoport viszont a 3D-nyomtatást elsősorban különböző protézisek elkészítéséhez használja. Maróti Péter hangsúlyozza: főleg saját fejlesztésű felső végtagok megalkotásával foglalkoznak. A magyar piacon fejlesztéseik egyedülállók: „Ezen a területen is mérnökök, informatikusok, orvosok dolgoznak együtt nálunk. A felsővégtag-protézis a testre helyezés után elektródákkal érzékeli az izomműködésből származó elektromos jeleket, így tudja a mozgásparancsot végrehajtani. A 3D-nyomtatással készült protézis sokkal pontosabban alakítható a kliens egyéni adottságaihoz és igényeihez, ráadásul a hagyományos művégtagoknál lényegesen gyorsabban és jóval költséghatékonyabban gyártható. Még csak a prototípus előállításánál tartunk, de már komoly befektetői csoporttal tárgyalunk a termékfejlesztésről. Ám még körülbelül másfél, két év kell ahhoz, hogy ebből a kliensek számára elérhető orvostechnikai termék legyen.”

Fogászati céllal is nyomtatnak
Fogászati céllal is nyomtatnak

Végül, de nem utolsósorban külön munkacsoporthoz tartozik majd az egészségügyi robotika, a távvezérléses diagnosztika és a műtéti intervenció is. Az orvosrobotika elképesztő fejlődését jelzi, hogy ma már nagy távolságból is lehet műtéteket végrehajtani távvezérléssel, internetes technikával.

A 3D-nyomtatás élvonalába készülnek

A létrejövő „szuper-kutatóközpont” maximálisan igyekszik majd kiaknázhatóvá tenni a legkülönfélébb tudományterületek eltérő gondolkodásmódjainak összekapcsolásában rejlő lehetőségeket, ezekkel valódi szinergiákat teremteni. Ahogy a múlt században az interdiszciplináris megközelítés képes volt új lendületet adni az addigra stagnáló tudományterületeknek, úgy el lehet képzelni, hogy már most szárnyaló kutatási és innovációs tématerületek összekapcsolásával milyen újszerű megközelítéseknek, újszerű megoldásoknak lehet utat nyitni.

Dr. Maróti Péter

1990-ben született Pécsett, itt végezte iskoláit, 2015-ben diplomázott az Általános Orvostudományi Karon. Már harmadévben kiderült, hogy elsősorban a különböző orvosi problémák műszaki megoldásai érdeklik. Medikusként bekapcsolódott a MediSkillsLab Szimulációs Oktatási Központ létrehozásába, a 3D-nyomtatás lehetőségeivel később a karon ismerkedett meg. Orvosi szimulációs eszközök, valamint a felső végtagi protézisek fejlesztéseiben a mai napig részt vesz. A PTE3D Nyomtatási és Vizualizációs Központban dolgozik az indulása óta, jelenleg az intézet innovációs vezetője. 

Maróti Péter hangsúlyozza: a 3D-nyomtatás önmagában is az egyik leggyorsabban fejlődő innovatív terület az egész világon, szinte naponta jelennek meg újfajta nyomtatási alapanyagok, eljárások és alkalmazások. Összekapcsolva ezt a fejlődési ívet más, hasonlóan innovatív vagy épp „high-tech” projektekkel, egészen szédítő lehetőségekkel és sebességgel kecsegtet. A pécsi kutatóközpont éppen ezért minél több irányba szeretne fejlődni, s ehhez esélyt ad az is, hogy különböző területekről egyre több fiatal kutató kapcsolódik be a projektekbe. Több témában – például a szimulációs technikák alkalmazásában vagy a protézisek gyártásában – már most is vannak világszínvonalú eredményeik, amelyek Magyarországot a 3D-nyomtatás élvonalába emelhetik.

Sándor Zsuzsanna
a szerző cikkei

hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
hirdetés
hirdetés
hirdetés
hirdetés