新型機器人系統可將細胞3D打印到體內器官上
時間：2023-03-03 10:14 來源：cnBeta 作者：admin 閱讀：次
新南威爾士大學（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，他們開發了一種軟體機械臂，可以直接打印到人體內部的器官和組織上。近年來，利用3D打印技術創建包含活細胞（生物匯）和藥物的生物材料已經出現，通過創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新藥。它需要使用大型3D打印機來創建構造物，然后通過手術植入體內，這有其自身的風險，包括組織損傷和感染的風險。因為生物材料通常是柔軟、脆弱的結構，它們有可能在植入過程中被人工損壞。使用外部創建的三維構建體的另一個常見挑戰是，構建體和它被植入的組織表面之間可能會出現不匹配。將生物材料直接植入目標組織提供了一個有希望的解決方案。
新南威爾士大學的工程師們已經開發出一種微型、靈活的軟體機械臂，可以像內窺鏡一樣插入體內，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："現有的3D生物打印技術需要在體外制作生物材料，將其植入人體內通常需要進行大型的開放性手術，這增加了感染風險。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的方法直接送入目標組織或器官。原型能夠通過密閉和難以到達的區域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在一個區域完成了打印，它可以被引導到另一個地方，再次開始這個過程。這意味著該設備可用于打印大面積的生物材料，包括結腸、胃、心臟和膀胱等器官的整個表面，這是目前生物打印設備無法做到的。
工程師們在體外的平面和曲面上測試了F3DB，包括在人工結腸內和豬的腎臟表面，使用巧克力、復合凝膠和生物材料精確打印不同的形狀。重要的是，他們發現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，該設備還像普通的內窺鏡設備一樣運作，使用水柱清潔結構，標記病變，解剖組織。該研究的主要作者Mai Thanh Thai說："與現有的內窺鏡手術工具相比，開發的F3DB被設計成一個多合一的內窺鏡工具，避免了使用通常與更長的手術時間和感染風險有關的可更換的工具。"
目前，還沒有商業化的設備可以打印到內部組織和器官上。F3DB背后的團隊說，隨著進一步的開發，該設備應該在5到7年內就可以供醫療專業人士使用。
該研究發表在《先進科學》雜志上。
目前，生物打印主要用于研究和開發新藥。它需要使用大型3D打印機來創建構造物，然后通過手術植入體內，這有其自身的風險，包括組織損傷和感染的風險。因為生物材料通常是柔軟、脆弱的結構，它們有可能在植入過程中被人工損壞。使用外部創建的三維構建體的另一個常見挑戰是，構建體和它被植入的組織表面之間可能會出現不匹配。將生物材料直接植入目標組織提供了一個有希望的解決方案。
新南威爾士大學的工程師們已經開發出一種微型、靈活的軟體機械臂，可以像內窺鏡一樣插入體內，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："現有的3D生物打印技術需要在體外制作生物材料，將其植入人體內通常需要進行大型的開放性手術，這增加了感染風險。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的方法直接送入目標組織或器官。原型能夠通過密閉和難以到達的區域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在一個區域完成了打印，它可以被引導到另一個地方，再次開始這個過程。這意味著該設備可用于打印大面積的生物材料，包括結腸、胃、心臟和膀胱等器官的整個表面，這是目前生物打印設備無法做到的。
工程師們在體外的平面和曲面上測試了F3DB，包括在人工結腸內和豬的腎臟表面，使用巧克力、復合凝膠和生物材料精確打印不同的形狀。重要的是，他們發現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，該設備還像普通的內窺鏡設備一樣運作，使用水柱清潔結構，標記病變，解剖組織。該研究的主要作者Mai Thanh Thai說："與現有的內窺鏡手術工具相比，開發的F3DB被設計成一個多合一的內窺鏡工具，避免了使用通常與更長的手術時間和感染風險有關的可更換的工具。"
目前，還沒有商業化的設備可以打印到內部組織和器官上。F3DB背后的團隊說，隨著進一步的開發，該設備應該在5到7年內就可以供醫療專業人士使用。
該研究發表在《先進科學》雜志上。
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