Innowacyjne technologie w medycynie i farmacji

• Autorzy: Sarecka-Hujar B. , Ostróżka-Cieślik A. , Banyś A.

Warianty tytułu

EN

Innovative technologies in medicine and pharmacy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zastosowanie nowoczesnych technologii w medycynie i farmacji pozwala na coraz szybszą i skuteczniejszą diagnostykę oraz terapię wielu chorób. Do innowacyjnych należy np. drukowanie narządów, tkanek i tabletek w technologii 3D (w 2015 roku FDA zaaprobowała pierwszą drukowaną tabletkę zawierającą levetiracetam). Wyspecjalizowane roboty chirurgiczne są wykorzystywane w zabiegach chirurgicznych na odległość. Dzięki eliminowaniu drżenia rąk, ich użycie stanowi przyszłość w chirurgii i będzie coraz powszechniejsze. W poniższej pracy omówiono wykorzystanie potencjału druku 3D w medycynie i farmacji oraz zastosowania robotyki do wykonywania zabiegów chirurgicznych. Przedstawione zostały również przykłady innowacyjnych wynalazków, które mogą być stosowane podczas operacji chirurgicznych oraz w leczeniu bólu i gojeniu się ran.

EN

The use of modern technologies in medicine and pharmacy results in more rapid and effective diagnosis and treatment of many diseases. The 3D printing method is one of the innovative solutions that may be implemented for preparing organs, tissues, and solid drugs (in 2015 the FDA approved the first tablet containing levetiracetam, produced by 3DP). Specialized surgical robots are used for remote surgery. They eliminate hand tremor and their use is more and more popular. The following paper discusses the potential use of 3D printing method in medicine and pharmacy, and the application of robotics to perform surgical procedures. We also demonstrated examples of innovative devices, which can be used for surgical operations and in the treatment of pain and wound healing.

Słowa kluczowe

PL

innowacje; druk 3D; organy; tkanki; tabletki; roboty chirurgiczne; nanotechnologia

EN

innovation; 3D printing; organs; tissues; tablets; surgical robots; nanotechnology

• Wydawca: Jacek Doskocz
• Czasopismo: Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 22, nr 1
• Strony: 9--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 59 poz.

Twórcy

autor

Sarecka-Hujar B.

• Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej w Sosnowcu, Zakład Technologii Postaci Leku, Katedra Farmacji Stosowanej, 41-200 Sosnowiec, ul. Kasztanowa 3

autor

Ostróżka-Cieślik A.

• Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej w Sosnowcu, Zakład Technologii Postaci Leku, Katedra Farmacji Stosowanej, 41-200 Sosnowiec, ul. Kasztanowa 3

autor

Banyś A.

• Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej w Sosnowcu, Zakład Technologii Postaci Leku, Katedra Farmacji Stosowanej, 41-200 Sosnowiec, ul. Kasztanowa 3

Bibliografia

• [1] F. Obregon, C. Vaquette, S. Ivanovski, D.W. Hutmacher, L.E. Bertassoni: Three-Dimensional Bioprinting for Regenerative Dentistry and Craniofacial Tissue Engineering, Journal of Dental Research, vol. 94, 2015, s. 143–152.
• [2] S.V. Murphy, A. Atala: 3D bioprinting of tissues and organs, Nature Biotechnology, vol. 32(8), 2014, s. 773–785.
• [3] Organovo, http://www.organovo.com.
• [4] D.A. Visk: Will Advances in Preclinical In Vitro Models Lower the Costs of Drug Development?, Applied In Vitro Toxicology, vol. 1(1), 2015, s. 79–82.
• [5] V. Lee, G. Singh, J.P. Trasatti, C. Bjornsson, X. Xu, T.N. Tran, S.S. Yoo, G. Dai, P. Karande: Design and fabrication of human skin by three-dimensional bioprinting, Tissue Engineering Part C Methods, vol. 20(6), 2014, s. 473–484.
• [6] M. Kusaka, M. Sugimoto, N. Fukami, H. Sasaki, M. Takenaka, T. Anraku, T. Ito, T. Kenmochi, R. Shiroki, K. Hoshinaga: Initial experience with a tailor-made simulation and navigation program using a 3-D printer model of kidney transplantation surgery, Transplantation Proceedings, vol. 47(3), 2015, s. 596–599.
• [7] I. Kuru, H. Maier, M. Müller, T. Lenarz, T.C. Lueth: A 3D-printed functioning anatomical human middle ear model, Hearing Research, vol. 7, 2016. pii: S0378-5955(15)30098-8. doi: 10.1016/j.heares.2015.12.025 (In Press).
• [8] Zastosowanie druku 3D w medycynie, http://centrumdruku3d.pl/zastosowanie-druku-3d-w-medycynie/.
• [9] K. Maciąg: Druk 3D – rewolucja również w medycynie, http://biotechnologia.pl/biotechnologia/artykuly/drukowanie-3d-rewolucja-rowniez-w-medycynie,14625.
• [10] Polish doctors create world’s first 3D baby heart model, http://expatriate.pl/polish-doctors-create-worlds-first-3d-babyheart-model/.
• [11] Optimedi, http://optimedi.pl.
• [12] Y.E. Choonara, L.C. du Toit, P. Kumar, P.P. Kondiah, V. Pillay: 3D-printing and the effect on medical costs: a new era?, Expert Review of Pharmacoeconomics & Outcomes Research, vol. 28, 2016, s. 1–10.
• [13] S. Senapati, A.P. Advincula: Telemedicine and robotics: paving the way to the globalization of surgery, International Journal of Gynecology & Obstetrics, vol. 91(3), 2005, s. 210–216.
• [14] R.A. Quintero, H. Muñoz, R. Pommer, C. Diaz, P.W. Bornick, M.H. Allen: Operative fetoscopy via telesurgery, Ultrasound in Obstetrics & Gynecology, vol. 20(4), 2002, s. 390–391.
• [15] O.E. O'Sullivan, B.A. O'Reilly: Robot-assisted surgery:-impact on gynaecological and pelvic floor reconstructive surgery, International Urogynecology Journal, vol. 23 (9), 2012, s. 1163–1173.
• [16] F. Volonté, F. Pugin, N.C. Buchs, J. Spaltenstein, M. Hagen, O. Ratib, P. Morel: Console-Integrated Stereoscopic OsiriX 3D Volume-Rendered Images for da Vinci Colorectal Robotic Surgery, Surgical Innovation, vol. 20(2), 2012, s. 158–163.
• [17] Asimo.pl, Dobra strona robotyki, http://www.asimo.pl/modele/zeus.php.
• [18] Strona projektu polskiego robota chirurgicznego Robin Heart, http://www.robinheart.pl.
• [19] W. Wang, S. Li, L. Mair, S. Ahmed, T.J. Huang, T.E. Mallouk: Acoustic propulsion of nanorod motors inside living cells, Angewandte Chemie (International ed. in English), vol. 53(12), 2014, s. 3201–3204.
• [20] Y. Amir, E. Ben-Ishay, D. Levner, S. Ittah, A. Abu-Horowitz, I. Bachelet: Universal computing by DNA origami robots in a living animal, Nature Nanotechnology, vol. 9 (5), 2014, s. 353–357.
• [21] S.M. Douglas, I. Bachelet, G.M. Church: A logic-gated nanorobot for targeted transport of molecular payloads, Science, vol. 335(6070), 2012, s. 831–834.
• [22] V.D. Nguyen, J.W. Han, Y.J. Choi, S. Cho, S. Zheng, S.Y. Ko, J.O. Park, S. Park: Active tumor-therapeutic liposomal bacteriobot combining a drug (paclitaxel)-encapsulated liposome with targeting bacteria (Salmonella Typhimurium), Sensors and Actuators B: chemical, vol. 224, 2016, s. 217–224.
• [23] Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii im prof. Zbigniewa Religi, http://frk.pl.
• [24] Pozaustrojowy pulsacyjny system wspomagania serca dla dzieci ReligaHeart PED, http://www.religaheartped.pl.
• [25] Opracowanie konstrukcji odśrodkowej pompy wspomagania serca ReligaHeart ROT, http://www.www.pwpss.pl/mono2/h14.pdf.
• [26] Instytut Techniki i Aparatury Medycznej ITAM, http://www.itam.zabrze.pl/.
• [27] Second Sight, http://www.secondsight.com.
• [28] Y.H. Luo, L. da Cruz: The Argus(®) II Retinal Prosthesis System, Progress in Retinal and Eye Research, vol. 50, 2016, s. 89–107.
• [29] D.R. Geruschat, T.P. Richards, A. Arditi, L. da Cruz, G. Dagnelie, J.D. Dorn, J.L. Duncan, A.C. Ho, L.C. Olmos de Koo, J.A. Sahel, P.E. Stanga, G. Thumann, V. Wang, R.J. Greenberg: An analysis of observer-rated functional vision in patients implanted with the Argus II Retinal Prosthesis System at three years, Clinical and Experimental Optometry, vol. 24, 2016, doi: 10.1111/cxo.12359.
• [30] Food and Drug Administration, Department Of Health And Human Services, http://www.accessdata.fda.gov/ drugsatfda_docs/ appletter/2015/207958Orig1s000ltr.pdf.
• [31] C.W. Rowe, W.E. Katstra, R.D. Palazzolo, B. Giritlioglu, P. Teung, M.J. Cima: Multimechanism oral dosage forms fabricated by three dimensional printing, Journal of Controlled Release, vol. 66(1), 2000, s. 11–17.
• [32] S.A. Khaled, J.C. Burley, M.R. Alexander, C.J. Roberts: Desktop 3D printing of controlled release pharmaceutical bilayer tablets, International Journal of Pharmaceutics, vol. 461(1–2), 2014, s. 105–111.
• [33] S.A. Khaled, J.C. Burley, M.R. Alexander, J. Yang, C.J. Roberts: 3D printing of five-in-one dose combination polypill with defined immediate and sustained release profiles, Journal of Controlled Release, vol. 217, 2015, s. 308–314.
• [34] K. Pietrzak, A. Isreb, M.A. Alhnan: A flexible-dose dispenser for immediate and extended release 3D printed tablets, European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, vol. 96, 2015, s. 380–387.
• [35] J. Skowyra, K. Pietrzak, M.A. Alhnan: Fabrication of extended-release patient-tailored prednisolone tablets via fused deposition modelling (FDM) 3D printing, European Journal of Pharmaceutical Sciences, vol. 68, 2015, s. 11–17.
• [36] A. Goyanes, H. Chang, D. Sedough, G.B. Hatton, J. Wang, A. Buanz, S. Gaisford, A.W. Basit: Fabrication of controlled-release budesonide tablets via desktop (FDM) 3D printing, International Journal of Pharmaceutics, vol. 496(2), 2015, s. 414–420.
• [37] D.G. Yu, C. Branford-White, Y.C. Yang, L.M. Zhu, E.W. Welbeck, X.L. Yang: A novel fast disintegrating tablet fabricated by three-dimensional printing, Drug Development and Industrial Pharmacy, vol. 35 (12), 2009, s. 1530–1536.
• [38] K. Niwiński, W. Brniak, R. Jachowicz: Technika druku przestrzennego w praktyce farmaceutycznej i medycznej, Farmacja Polska, vol. 69(1), 2013, s. 50–57.
• [39] W. Zhou, P. Gao, L. Shao, D. Caruntu, M. Yu, J. Chen, C.J. O'Connor: Drug-loaded, magnetic, hollow silica nanocomposites for nanomedicine, Nanomedicine, vol. 1, 2005, s. 233–237.
• [40] V. Torchilin: Multifunctional and stimuli – sensitive pharmaceutical nanocarriers, European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, vol. 71, 2009, s. 431–444.
• [41] I. John: Nanotechnology-based Diagnostics; Are we Facing the Biotechnology Evolution of the 21st Century?, Mycobacterial Diseases, vol. 1, 2011, e102.
• [42] R. Toy, L. Bauer, C. Hoimes, K.B. Ghaghada, E. Karathanasis: Targeted Nanotechnology for Cancer Imaging, Advanced Drug Delivery Reviews, vol. 76, 2014, s. 79–97.
• [43] R.A. Petros, J.M. DeSimone: Strategies in the design of nanoparticles for therapeutic applications, Nature Reviews Drug Discovery, vol. 9, 2010, s. 615–627.
• [44] W. Cai, T. Gao, H. Hong, J. Sun: Applications of gold nanoparticles in cancer nanotechnology, Nanotechnology, Science and Applications, vol. 1, 2008, s. 17–32.
• [45] A.M. Świdwińska-Gajewska: Nanocząstki (część 1) – produkt nowoczesnej technologii i nowe zagrożenie w środowisku pracy, Medycyna Pracy, vol. 58, 2007, s. 243–251.
• [46] V.R. Sinha, A. Trehan: Development, characterization, and evaluation of ketorolac tromethamine-loaded biodegradable microspheres as a depot system for parenteral delivery, Drug Delivery, vol. 15(6), 2008, s. 365–372.
• [47] X. Wang, T. Uto, K. Sato, K. Ide, T. Akagi, M. Okamoto, T. Kaneko, M. Akashi, M. Baba: Potent activation of antigen-specific T cells by antigen-loaded nanospheres, Immunology Letters, vol. 98(1), 2005, s. 123–130.
• [48] D.A. Tomalia: Birth of a new macromolecular architecture: dendrimers as quantized building blocks for nanoscale synthetic polymer chemistry, Progress in Polymer Science, vol. 30, 2005, s. 294–324.
• [49] M.F. Neerman, H.-T. Chen, A.R. Parrish, E.E. Simanek: Attenuation of Drug Toxicity Using Dendrimers Based on Melamine, Candidate Vehicles for Drug Delivery, Molecular Pharmaceutics, vol. 1, 2004, s. 390–393.
• [50] R. Jevprasesphant, J. Penny, D. Attwood, N.B. McKeown, A. D'Emanuele: Engineering of dendrimer surfaces to enhance transepithelial transport and reduce cytotoxicity, Pharmaceutical Research, vol. 20(10), 2003, s. 1543–1550.
• [51] J. Grebowski, A. Krokosz, M. Puchala: Fullerenol C60(OH)36 could associate to band 3 protein of human erythrocyte membranes, Biochimica et Biophysica Acta, vol. 1828, 2013, s. 2007–2014.
• [52] V. Vorobyov, V. Kaptsov, R. Gordon, E. Makarova, I. Podolski, F. Sengpiel: Neuroprotective effects of hydrated fullerene C60: cortical and hippocampal EEG interplay in an amyloid-infused rat model of Alzheimer's disease, Journal of Alzheimer's Disease, vol. 45(1), 2015, s. 217–233.
• [53] A. Bianco, K. Kostarelos, C. Partidos, M. Prato: Biomedical applications of functionalised carbon nanotubes, Chemical Communications, vol. 5, 2005, s. 571–577.
• [54] A. Bianco, K. Kostarelos, M. Prato: Applications of carbon nanotubes in drug delivery, Current Opinion in Chemical Biology, vol. 9, 2005, 674–679
• [55] K. Bates, K. Kostarelos: Carbon nanotubes as vectors for gene therapy: past achievements, present challenges andfuture goals, Advanced Drug Delivery Reviews, vol. 65(15), 2013, s. 2023–2033.
• [56] Medherant, http://www.medherant.co.uk/worlds-first-ibuprofen-patch.
• [57] Portal Innowacji, http://www.pi.gov.pl/parp/chapter_86197.asp?soid=AAEC0DF25A704E708E44CA12A6A317CE
• [58] Politechnika Gdańska, http://media.pg.gda.pl/pr/216222/antidotum-na-trudno-gojace-sie-rany-grzegorz-gorczycawygral-jaskolki-przedsiebiorczosci.
• [59] P. Szweda, G. Gorczyca, R. Tylingo, J. Kurlenda, J. Kwiecinski, S. Milewski: Chitosan-protein scaffolds loaded with lysostaphin as potential antistaphylococcal wound dressing materials, Journal of Applied Microbiology, vol. 117(3), 2014, s. 634–642.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.