由于新南威爾士大學(xué)(UNSW)工程師的工作，3D生物打印的潛力得到了進(jìn)一步擴(kuò)大，他們開(kāi)發(fā)了一種柔軟的機(jī)械臂，可以直接打印到人體內(nèi)的器官和組織上。

近年來(lái)，使用3D打印技術(shù)創(chuàng)建包含活細(xì)胞(生物墨水)和藥物的生物材料已經(jīng)出現(xiàn)，通過(guò)創(chuàng)建例如心臟或胃腸道貼片來(lái)治療一系列疾病。

目前，生物打印主要用于研究和開(kāi)發(fā)新藥。它需要使用大型3D打印機(jī)來(lái)創(chuàng)建通過(guò)手術(shù)植入體內(nèi)的結(jié)構(gòu)，這會(huì)帶來(lái)自身的風(fēng)險(xiǎn)，包括組織損傷和感染風(fēng)險(xiǎn)。由于生物材料通常是柔軟、脆弱的結(jié)構(gòu)，因此在植入過(guò)程中可能會(huì)因人工處理而損壞。

使用外部創(chuàng)建的3D構(gòu)建體的另一個(gè)常見(jiàn)挑戰(zhàn)是構(gòu)建體與其植入的組織表面之間可能存在不匹配。將生物材料直接植入靶組織提供了一種有希望的解決方案。

新南威爾士大學(xué)的工程師開(kāi)發(fā)了一種微型、靈活的軟機(jī)械臂，可以像內(nèi)窺鏡一樣插入體內(nèi)，并將生物材料直接輸送到器官和組織的表面。

名為F3DB的概念驗(yàn)證設(shè)備由外部控制，包括一個(gè)長(zhǎng)而靈活的機(jī)械臂，在其末端有一個(gè)高度機(jī)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)頭，通過(guò)微型多向噴嘴“打印”生物墨水。

“現(xiàn)有的3D生物打印技術(shù)要求生物材料在體外制造，將其植入人體通常需要大型開(kāi)放手術(shù)，這會(huì)增加感染風(fēng)險(xiǎn)，”該研究的通訊作者Thanh Ngo Do博士說(shuō)。

“我們靈活的3D生物打印機(jī)意味著生物材料可以通過(guò)微創(chuàng)方法直接輸送到目標(biāo)組織或器官中，”Do說(shuō)。“由于其靈活的身體，我們的原型能夠通過(guò)狹窄和難以到達(dá)的區(qū)域3D打印多層生物材料和不同的尺寸和形狀。

一旦 F3DB 在一個(gè)區(qū)域完成打印，就可以將其引導(dǎo)到另一個(gè)位置以再次開(kāi)始該過(guò)程。這意味著該設(shè)備可用于在大范圍內(nèi)打印生物材料，包括結(jié)腸，胃，心臟和膀胱等器官的整個(gè)表面，這是目前的生物打印設(shè)備無(wú)法做到的。

工程師們使用巧克力、復(fù)合凝膠和生物材料在體外的平面和曲面上測(cè)試了 F3DB 在體外的平面和曲面上，包括人造結(jié)腸內(nèi)部和豬腎表面，以準(zhǔn)確打印不同的形狀。

重要的是，他們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞不受打印過(guò)程的影響，打印后，大多數(shù)細(xì)胞仍然活著。

除了打印生物材料外，該設(shè)備還作為常規(guī)內(nèi)窺鏡設(shè)備運(yùn)行，使用水射流清潔結(jié)構(gòu)，標(biāo)記病變和解剖組織。

“與現(xiàn)有的內(nèi)窺鏡手術(shù)工具相比，開(kāi)發(fā)的F3DB被設(shè)計(jì)為一種多合一的內(nèi)窺鏡工具，避免使用通常與更長(zhǎng)的程序時(shí)間和感染風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的可更換工具，”該研究的第一作者M(jìn)ai Thanh Thai說(shuō)。

目前，沒(méi)有市售設(shè)備可以打印到內(nèi)部組織和器官上。F3DB背后的團(tuán)隊(duì)表示，隨著進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)，該設(shè)備應(yīng)該在五到七年內(nèi)可供醫(yī)療保健專業(yè)人員使用。