新型機器人系統(tǒng)可將細胞3D打印到體內(nèi)器官上

來源：cnBeta

新南威爾士大學(xué)（UNSW）的工程師的工作讓3D生物打印的潛力得到了進一步的擴展，他們開發(fā)了一種軟體機械臂，可以直接打印到人體內(nèi)部的器官和組織上。近年來，利用3D打印技術(shù)創(chuàng)建包含活細胞（生物匯）和藥物的生物材料已經(jīng)出現(xiàn)，通過創(chuàng)建例如心臟或胃腸補片來治療一系列疾病。

目前，生物打印主要用于研究和開發(fā)新藥。它需要使用大型3D打印機來創(chuàng)建構(gòu)造物，然后通過手術(shù)植入體內(nèi)，這有其自身的風(fēng)險，包括組織損傷和感染的風(fēng)險。因為生物材料通常是柔軟、脆弱的結(jié)構(gòu)，它們有可能在植入過程中被人工損壞。

使用外部創(chuàng)建的三維構(gòu)建體的另一個常見挑戰(zhàn)是，構(gòu)建體和它被植入的組織表面之間可能會出現(xiàn)不匹配。將生物材料直接植入目標(biāo)組織提供了一個有希望的解決方案。

新南威爾士大學(xué)的工程師們已經(jīng)開發(fā)出一種微型、靈活的軟體機械臂，可以像內(nèi)窺鏡一樣插入體內(nèi)，將生物材料直接送到器官和組織的表面。

這個被稱為F3DB的概念驗證裝置是由外部控制的，包括一個長而靈活的機械臂，在其末端有一個高度可操作的旋轉(zhuǎn)頭，通過一個微型多方向的噴嘴"打印"生物墨水。

該研究的通訊作者Thanh Ngo Do博士說："現(xiàn)有的3D生物打印技術(shù)需要在體外制作生物材料，將其植入人體內(nèi)通常需要進行大型的開放性手術(shù)，這增加了感染風(fēng)險。我們靈活的3D生物打印機意味著生物材料可以用一種微創(chuàng)的方法直接送入目標(biāo)組織或器官。原型能夠通過密閉和難以到達的區(qū)域3D打印多層生物材料和不同的尺寸和形狀，這要歸功于它靈活的機身。"

一旦F3DB在一個區(qū)域完成了打印，它可以被引導(dǎo)到另一個地方，再次開始這個過程。這意味著該設(shè)備可用于打印大面積的生物材料，包括結(jié)腸、胃、心臟和膀胱等器官的整個表面，這是目前生物打印設(shè)備無法做到的。

工程師們在體外的平面和曲面上測試了F3DB，包括在人工結(jié)腸內(nèi)和豬的腎臟表面，使用巧克力、復(fù)合凝膠和生物材料精確打印不同的形狀。

重要的是，他們發(fā)現(xiàn)細胞沒有受到打印過程的影響，而且在打印之后，大部分細胞仍然活著。

除了打印生物材料外，該設(shè)備還像普通的內(nèi)窺鏡設(shè)備一樣運作，使用水柱清潔結(jié)構(gòu)，標(biāo)記病變，解剖組織。

該研究的主要作者Mai Thanh Thai說："與現(xiàn)有的內(nèi)窺鏡手術(shù)工具相比，開發(fā)的F3DB被設(shè)計成一個多合一的內(nèi)窺鏡工具，避免了使用通常與更長的手術(shù)時間和感染風(fēng)險有關(guān)的可更換的工具。"

目前，還沒有商業(yè)化的設(shè)備可以打印到內(nèi)部組織和器官上。F3DB背后的團隊說，隨著進一步的開發(fā)，該設(shè)備應(yīng)該在5到7年內(nèi)就可以供醫(yī)療專業(yè)人士使用。

該研究發(fā)表在《先進科學(xué)》雜志上。