Korona virus i tehnologija u Srbiji: Naučnici iz Kragujevca će „štampati” respiratore pomoću 3D štampača

Objavljeno 08/10/2020

Istraživač Dalibor Nikolić sa prototipom 3D respiratora — Istraživač Dalibor Nikolić deo je tima Centra za bioinženjering Univerziteta u Kragujevcu koji razvija 3D respirator

Kada je pandemija virusa korona paralisala svet u martu 2020. godine, tim naučnika Centra za bioinženjering iz Kragujevca počeo je da razmišlja o tome kako da napravi uređaj koji je nedostajao svuda – respirator.

Respiratora, medicinskih uređaja koji obavljaju funkciju disanja kada čovek ne može samostalno da diše, na početku pandemije nije bilo dovoljno.

Istraživač Dalibor Nikolić radi u Centru za bioinženjering Univerziteta u Kragujevcu, koji je krajem septembra 2020. godine predstavio 3D štampani respirator.

Ideju su razvili još krajem marta, kada je Srbija, kao i ceo svet, stala na početku pandemije.

„Kako je potražnja za respiratorima rasla, a na tržištu nije bilo dovoljno firmi koje su mogle da isporuče traženi broj, počeli smo da radimo na alternativnim rešenjima“, kaže Nikolić za BBC na srpskom.

Nisu bili jedini, kaže i dodaje da su brojne obrazovne i naučne institucije, ali i pojedinci, sa početkom pandemije, počeli da razvijaju idejna rešenja za inovativne respiratore.

Nikolić objašnjava da je tim sa kojim je radio na razvoju ideje imao nekoliko ciljeva.

„Prvi cilj bio je da svi delovi tog respiratora budu dostupni u našoj zemlji jer je pandemija na početku zatvorila granice, uvoz je bio težak i komplikovan“, priča.

Drugi cilj bila je jednostavnost.

„Želeli smo da bude jednostavan za izradu, da svako, ko ima malo tehničkog znanja, može da ga sklopi“, kaže.

3D štampanje ispunilo je treći cilj – da proizvodnja ne bude skupa.

„Na našem fakultetu imamo deset štampača – jedan može da za jedan dan proizvede gotovo sve delove potrebne za respirator“, kaže Nikolić.

Šta je 3D štampanje?

Enciklopedija Britanika

3D štampanje su 1993. godine patentirali naučnica Masačusetskog tehnološkog instituta.

Danas se pod 3D štampanjem podrazumevaju procesi koji koriste kompjuterski dizajn kako bi se razvili trodimenzionalni kompjuterski modeli objekata koji će se štampati.

3D štampom moguće je napraviti mnoštvo predmeta – od plastičnih figurica i uzoraka kalupa, do čeličnih delova mašina i hirurških implanata od titanijuma.

Celokupna aparatura za 3D štampanje tolika je da ju je moguće smestiti u prostor veličine kuhinjskog frižidera.

Dalibor Nikolić, istraživač Centra za bioinženjering Univerziteta u Kragujevcu

Postoji više rešenja za 3D štampanje.

Ovo koje mi koristimo je najjeftinije, a funkcioniše tako što kontrolisana robotska ruka ili konzola topi plastiku i tom plastikom crta sloj po sloj na nekoj podlozi.

3D štampanje je kao filovanje torte – koristi se plastika koja je istopljena na određenoj temperaturi, izlije se jedan sloj, sačeka se da se on ohladi i ide se na sledeći sloj i tako do kraja.

Šta je 3D respirator proizveden u Kragujevcu?

Prototip 3D respiratora — Iz ovog prototipa bi krajem godine trebalo da se razvije 3D respirator

„3D štampani respirator je alternativno, iznuđeno rešenje respiratora“, objašnjava Nikolić.

Tim od petoro istraživača Centra za bioinžinjering iskoristio je postojeća znanja o 3D respiratorima i u saradnji sa medicinskim osobljem i profesorima sa Medicinskih fakulteta došao do novog modela 3D respiratora.

Nikolić objašnjava da je saradnja sa medicinskim osobljem bila najvažnija – uz njihovu pomoć uspeli su da otklone probleme koja su postojeća rešenja 3D respiratora imala.

„Svi anesteziolozi sa kojima smo razgovarali su nam ukazali da dotadašnja rešenja imaju nedostatak i nisu primenjiva“, kaže Nikolić.

Jedan od problema bio je takozvani pritisak pri izdisaju u plućima (PEP).

„Zdrav čovek može da izdahne svu količinu vazduha koju udahne i onda pritisak u plućima bude na nuli. Međutim, kod kovid pacijenata, ne dozvoljava se da izdahnu sav vazduh iz pluća.

„Ideja je da pluća ostanu pod pritiskom, otvorena, da ne ispadnu trajno iz funkcije“, objašnjava Nikolić.

Koristeći otvorene podatke i adaptirajući postojeća rešenja, tim Centra za bioinženjering prionuo je na rešavanje problema.

Krajem septembra, predstavili su prototip 3D štampanog respiratora.

Iako je za izradu potreban moderna tehnologija, ovaj respirator se oslanja na znanja poznata u medicini već decenijama, objašnjava Nikolić.

„Alternativni respirator ima istoriju – rani respiratori, koji su se koristili pre 20, 30 godina, funkcionisali su po sličnom principu“, objašnjava Nikolić.

Dva glavna dela su balon i motor – motor pumpa balon koji dalje upumpava vazduh.

„Vazduh se pumpa po parametrima koje lekar želi – mi smo napravili mehaniku i elektroniku koja kontroliše tu mehaniku“, kaže Nikolić.

Alternativna budućnost – kako bi Srbija i svet izgledali da korona virus potraje pet godina

Kako nastaje 3D respirator?

Centar za bioinženjering Univerziteta u Kragujevcu — Istraživači su do sada razvili prototip respiratora koji će se do kraja 2020. godine testirati kako bi se proverilo da li je podesan za upotrebu

Ideju kragujevačkog istraživačkog tima podržao je program Ujedinjenih nacija za razvoj (UNDP).

„Naša ideja bila je da pomognemo zdravstvenom sistemu Srbije da odgovori na neposrednu zdravstvenu krizu. Predlog Univerziteta u Kragujevcu predstavili smo donatorima“, objašnjava Žarko Petrović, vođa tima za razvoj u UNDP-u.

Novac za razvoj 3D respiratora izdvojila je Austrijska razvojna agencija, dodaje.

Međutim, da bi počela proizvodnja 3D respiratora, potrebno je napraviti komponente i testirati bezbednost.

Nikolićev tim napravio je prototip respiratora – to je prvi korak kako bi počelo testiranje.

„Prva testiranja su na fantom lutkama koje se koriste na medicinskim fakultetima i na mašinama za testiranje respiratora, specifičnim mašinama koje 24 sata mere parametre i pokazuje koliko je respirator bezbedan“, objašnjava Nikolić.

Sledeća faza testiranja je na životinjama.

„To su uglavnom velike životinje – na sličnim medicinskim uređajima ranije su se ispitivale svinje kao pandan ljudima po dimenzijama pluća“, kaže.

Nikolić kaže da bi poslednja faza testiranja trebalo da 3D respirator testira na kovid pacijentima.

„Posle toga slede tehnikalije – počinjemo da štampamo“, kaže.

Kada će 3D respirator moći da se koristi u bolnicima?

Rektor Univerziteta u Kragujevcu dr Nenad Filipović objašnjava za BBC na srpskom da je proces regulacije upotrebe 3D respiratora komplikovan.

Da bi se 3D respiratori našli u bolnicama, potrebno je odobrenje Agencije za lekove i medicinska sredstva (ALIMS).

„Respiratori su invaziono medicinsko sredstvo. Potrebno je napraviti kliničku studiju, testirati ih na životinjama i tek onda idu na odobrenje ALIMS-u“, kaže Filipović.

Testiranje na ljudima usledilo bi tek nakon odobrenja ove agencije.

Možda će vas zanimati video o lekarima u Venecueli koji su lečili kovid pacijente bez opreme

Problemi zdravstvenih radnika u Venecueli tokom pandemije

Filipović kaže da Univerzitet u Kragujevcu već ima iskustva u vezi sa registracijom inovativnih medicinskih sredstava.

Istraživači ovog Univerziteta od početka pandemije proizvode 3D vizire koje su, nakon dozvole Agencije, donirali bolnicama.

I viziri, iako neinvazivna medicinska sredstva, morali su da prođu kontrolu ALIMS-a

„Bili smo u obavezi da pošaljemo pismo Agenciji za lekove i medicinska sredstva da dobijemo odobrenje da možemo da doniramo bolnicama“, objašnjava Filipović.

Iako će proces registracije biti komplikovaniji, Filipović je uveren da će sve proći u najboljem redu.

„Mi kao inženjeri vidimo problem sa tehničke strane – šta je potrebno tehnički obezbediti kakoa bismo napravili 3D respirator, a suština je da vidimo na koji način možemo da pomognemo ljudima kojima je pomoć najpotrebnija za vreme pandemije“.