Toen de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) in 2015 voor het eerst een 3D-geprint geneesmiddel goedkeurde, werd dat door veel experts gezien als een historisch moment. Het middel, Spritam® (levetiracetam), werd ontwikkeld voor patiënten met epilepsie en maakte gebruik van een innovatieve printtechniek waardoor de tablet vrijwel direct uiteenvalt in de mond. Voor patiënten met slikproblemen betekende dat een belangrijke verbetering. Voor de gezondheidszorg vormde het vooral een signaal dat 3D-printing niet langer een experimentele technologie was, maar een serieuze kandidaat om de zorg fundamenteel te veranderen.
Inmiddels is 3D-printing doorgedrongen tot vrijwel alle domeinen van de gezondheidszorg. Chirurgen gebruiken patiëntspecifieke anatomische modellen om complexe operaties voor te bereiden, tandartsen printen kronen en implantaatgeleiders op maat en onderzoekers werken aan medicijnen die per patiënt kunnen worden geproduceerd. De technologie sluit daarmee naadloos aan bij de groeiende beweging richting gepersonaliseerde zorg en precision medicine.
Van anatomisch model naar operatietafel
Een van de eerste succesvolle toepassingen van 3D-printing in ziekenhuizen was het maken van anatomische modellen op basis van CT- en MRI-scans. Door de anatomie van een patiënt driedimensionaal te reproduceren, kunnen chirurgen een operatie vooraf oefenen of een behandelstrategie nauwkeuriger bepalen.
Uit een systematische review gepubliceerd in het tijdschrift 3D Printing in Medicine bleek dat dergelijke modellen niet alleen bijdragen aan een beter begrip van complexe anatomie, maar ook kunnen leiden tot kortere operatietijden en een grotere chirurgische nauwkeurigheid. Vooral binnen de cardiovasculaire chirurgie, neurochirurgie en kaakchirurgie worden de voordelen steeds duidelijker.
Een sprekend voorbeeld komt uit het Sheba Medical Center in Israël. Daar werden tijdens de behandeling van oorlogsslachtoffers 3D-geprinte schedel- en aangezichtsmodellen gebruikt om reconstructieve operaties voor te bereiden. Chirurgen konden vooraf exact bepalen hoe implantaten moesten worden geplaatst en welke anatomische uitdagingen zij tijdens de ingreep zouden tegenkomen. Volgens het ziekenhuis verbeterde dit zowel de efficiëntie van de procedure als de uiteindelijke uitkomst voor de patiënt.
Implantaten die aansluiten op de anatomie van één patiënt
Waar traditionele implantaten vaak worden geleverd in standaardmaten, maakt 3D-printing het mogelijk om implantaten volledig af te stemmen op de anatomie van een individuele patiënt. Vooral in de orthopedie en maxillofaciale chirurgie heeft dit grote voordelen.
Onderzoekers van de Mayo Clinic beschrijven hoe patiëntspecifieke titaniumimplantaten steeds vaker worden ingezet bij complexe defecten van de schedel, wervelkolom en het bekken. Dankzij de nauwkeurige pasvorm kan de operatieduur worden verkort en wordt de belasting van omliggende weefsels beperkt.
De volgende stap: medicijnen uit de printer
Hoewel anatomische modellen en implantaten inmiddels relatief ingeburgerd zijn, ligt de grootste revolutie mogelijk in de farmacie. Vrijwel alle geneesmiddelen worden vandaag de dag nog geproduceerd volgens een gestandaardiseerd model. Een patiënt van vijftig kilogram krijgt vaak dezelfde tabletsterkte als iemand van negentig kilogram. Voor veel geneesmiddelen werkt dat voldoende, maar bij kinderen, ouderen en patiënten met zeldzame aandoeningen leidt het regelmatig tot suboptimale doseringen.
3D-printing biedt de mogelijkheid om medicijnen volledig af te stemmen op de individuele patiënt. Een ziekenhuisapotheek zou in de toekomst een geneesmiddel kunnen produceren met exact de dosis die voor één specifieke patiënt nodig is. Bovendien kunnen meerdere werkzame stoffen worden gecombineerd in één tablet, een concept dat bekendstaat als de ‘polypill’.
Een uitgebreide review in Nature Reviews Bioengineering beschrijft hoe deze ontwikkeling kan leiden tot een nieuwe vorm van farmaceutische zorg, waarbij geneesmiddelen lokaal in ziekenhuizen worden geproduceerd op basis van digitale voorschriften. Volgens de auteurs vormt dit een van de meest veelbelovende toepassingen van additive manufacturing binnen de gezondheidszorg.
Betere therapietrouw door gepersonaliseerde medicatie
Een belangrijk voordeel van 3D-geprinte geneesmiddelen is dat niet alleen de dosis, maar ook de vorm van het medicijn kan worden aangepast. Dat lijkt misschien een detail, maar voor veel patiënten maakt het een groot verschil.
Kinderen weigeren regelmatig bittere medicijnen. Ouderen hebben vaak moeite met grote tabletten. Patiënten die meerdere geneesmiddelen gebruiken, moeten soms tien of meer pillen per dag innemen. Met behulp van 3D-printing kunnen tabletten kleiner worden gemaakt, sneller uiteenvallen of meerdere geneesmiddelen combineren in één doseringsvorm.
Onderzoekers van St. Jude Children’s Research Hospital onderzoeken momenteel 3D-geprinte hydrocortisonproducten voor kinderen met bijnieraandoeningen. Daarbij worden onder meer orodispergeerbare films en gepersonaliseerde doseringen ontwikkeld die beter aansluiten bij de behoeften van jonge patiënten.
Nederlandse ziekenhuizen lopen voorop
Hoewel 3D-printing vaak wordt geassocieerd met futuristische zorgconcepten, wordt de technologie in Nederland al op verschillende plekken ingezet in de dagelijkse praktijk. Academische ziekenhuizen spelen daarbij een belangrijke rol, zowel bij de ontwikkeling van patiëntspecifieke implantaten als bij de productie van gepersonaliseerde geneesmiddelen.
Een van de meest geavanceerde voorbeelden is te vinden in het UMC Utrecht. Het ziekenhuis beschikt over een gespecialiseerd 3D Lab waar artsen, ingenieurs en onderzoekers samenwerken aan patiëntspecifieke oplossingen. Op basis van CT- en MRI-scans worden driedimensionale modellen gemaakt waarmee complexe operaties kunnen worden voorbereid. Daarnaast ontwikkelt het centrum implantaten die volledig zijn afgestemd op de anatomie van individuele patiënten. Vooral binnen de mond-, kaak- en aangezichtschirurgie heeft deze aanpak geleid tot nauwkeurigere operaties en betere voorspelbaarheid van behandeluitkomsten. Volgens het UMC Utrecht helpen 3D-geprinte chirurgische geleiders en implantaten chirurgen om veiliger en preciezer te opereren.
Een bijzonder voorbeeld uit Utrecht is de ontwikkeling van een zogenoemd ‘shelf implant’ voor patiënten met heupdysplasie. Met behulp van 3D-technologie werd een patiëntspecifiek implantaat ontworpen dat de heupkom vergroot en beter aansluit bij de anatomie van de patiënt. Deze innovatie illustreert hoe 3D-printing niet alleen bestaande zorgprocessen ondersteunt, maar ook volledig nieuwe behandelmethoden mogelijk maakt.
Ook het Erasmus MC behoort tot de Nederlandse koplopers op het gebied van 3D-printing. Binnen de ziekenhuisapotheek wordt al jaren onderzoek gedaan naar gepersonaliseerde geneesmiddelen. De afdeling Pharmacy: Drug Innovation richt zich onder meer op zogenaamde ‘3D Pharma Printing’, waarbij geneesmiddelen op maat worden geproduceerd voor individuele patiënten. De achterliggende gedachte is dat standaarddoseringen niet altijd aansluiten bij de behoeften van bijvoorbeeld kinderen, ouderen of patiënten met zeldzame aandoeningen. Door medicatie te printen kan de dosering nauwkeuriger worden afgestemd op de patiënt.
Een concreet voorbeeld hiervan is het M3DICORT-project. Onderzoekers ontwikkelden een 3D-geprinte hydrocortisontablet met gereguleerde afgifte voor patiënten met bijnierinsufficiëntie. Uit laboratoriumonderzoek bleek dat de geprinte tabletten een zeer consistente geneesmiddelverdeling en een stabiel afgifteprofiel hadden gedurende 24 uur. Daarmee laten de resultaten zien dat 3D-printing niet alleen technisch haalbaar is, maar ook kan voldoen aan farmaceutische kwaliteitseisen.
Naast de technologische haalbaarheid onderzoekt Erasmus MC ook de economische kant van gepersonaliseerde medicatie. In 2024 publiceerden onderzoekers een van de eerste internationale kostprijsanalyses voor farmaceutische 3D-printing. Daaruit bleek dat de kosten van een individueel geprinte tablet aanzienlijk lager kunnen worden wanneer productieprocessen worden gestandaardiseerd en opgeschaald. De studie wordt gezien als een belangrijke stap richting vergoeding en implementatie van 3D-geprinte geneesmiddelen binnen de reguliere zorg.
De stap van laboratorium naar patiëntenzorg wordt inmiddels ook gezet. In samenwerking met TNO heeft Erasmus MC een gespecialiseerde farmaceutische 3D-printer ontwikkeld die inmiddels in het Maasstad Ziekenhuis in Rotterdam is geplaatst. Het doel is om gepersonaliseerde medicatie daadwerkelijk in een klinische omgeving te produceren en toe te passen. Volgens de betrokken onderzoekers vormt dit een belangrijke stap richting een toekomst waarin ziekenhuisapotheken geneesmiddelen op aanvraag kunnen produceren. Denk bijvoorbeeld aan kinderdoseringen, medicijnen voor zeldzame aandoeningen of tabletten waarin meerdere geneesmiddelen worden gecombineerd.
Ook binnen de kindergeneeskunde wordt de technologie onderzocht. Onderzoekers van Erasmus MC en TNO werken aan gepersonaliseerde medicatie voor kinderen, omdat bestaande tabletten vaak te groot zijn, een onaangename smaak hebben of niet beschikbaar zijn in de juiste sterkte. Door gebruik te maken van 3D-printing kunnen doseringen nauwkeuriger worden afgestemd op leeftijd, gewicht en individuele behoefte van het kind. Bovendien biedt de techniek mogelijkheden om meerdere geneesmiddelen samen te voegen in één tablet, wat de therapietrouw kan verbeteren.
Deze Nederlandse initiatieven laten zien dat 3D-printing zich ontwikkelt van een onderzoeksinstrument naar een integraal onderdeel van de patiëntenzorg. Waar de technologie aanvankelijk vooral werd ingezet voor anatomische modellen en chirurgische planning, verschuift de aandacht steeds meer naar point-of-care manufacturing: het produceren van medische hulpmiddelen en geneesmiddelen binnen het ziekenhuis zelf. Daarmee ontstaat een nieuwe vorm van zorg waarin behandelingen niet langer worden ontworpen voor de gemiddelde patiënt, maar voor de individuele patiënt.
