Инженеры из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) разработали мягкую роботизированную руку, которая может печатать живыми клетками непосредственно на органах и тканях внутри человеческого тела. Это существенно расширяет потенциал технологии 3D-биопечати.
Проблемы биопечати
В настоящее время биопечать используется, в основном, для исследований и разработки новых лекарств. Она требует использования больших 3D-принтеров для создания конструкций, которые хирургически имплантируются в организм. Такой подход несет в себе собственные риски, такие как повреждение тканей и риск заражения. Поскольку биоматериалы обычно являются мягкими, хрупкими структурами, они могут быть повреждены во время имплантации.
Другой проблемой трехмерных конструкций, созданных вне тела, является то, что может возникать несоответствие между конструкцией и поверхностью ткани, на которую она имплантируется.
К счастью, обе эти проблемы можно решить, если имплантировать биоматериал непосредственно на целевую ткань. И именно этим занимается новый робот.
Печать внутри тела
Инженеры из UNSW разработали миниатюрную гибкую мягкую роботизированную руку, которую можно вводить в тело подобно эндоскопу и таким образом доставлять биоматериалы прямо на поверхность органов и тканей.
Прототип устройства, названный F3DB, управляется снаружи и включает длинную гибкую роботизированную руку, на конце которой расположена высокоманевренная поворотная головка. Головка наносит биочернила через миниатюрное, разнонаправленное сопло.
«Существующие методы 3D-биопечати требуют, чтобы биоматериалы были собраны вне тела и имплантированы человеку, что обычно требует большой операции, которая увеличивает риск заражения. Наш гибкий 3D-биопринтер позволяет биоматериалам доставляться в целевую ткань или орган с минимально инвазивным подходом. Прототип способен печатать из биоматериала многослойные структуры различных размеров и форм в замкнутых и труднодоступных областях благодаря своему гибкому телу», - говорит доктор Тхань Нго До, автор разработки.
После печати в одной области F3DB можно направить в другое место, чтобы снова начать процесс. Это означает, что устройство может использоваться для печати на широких участках, таких как поверхность толстой кишки, желудка, сердца и мочевого пузыря. Подобных результатов невозможно было добиться с помощью существующих устройств.
Биопринтер F3DB был протестирован на различных плоских и изогнутых поверхностях, в том числе - внутри искусственной толстой кишки, на поверхности почки свиньи. в тестах использовался шоколад, композитный гель и различные биоматериалы для точной печати различных форм. Важно, что процесс печати не влияет на клетки. После печати большинство из них остаются живыми и функциональными.
Помимо функции принтера, устройство может работать как обычный эндоскоп, очищая структуры с помощью водяных струй, маркируя поражения и рассекая ткани.
По словам ученых, при дальнейшей разработке устройство должно быть готово для широкого использования в медицине в течение пяти-семи лет.
Описание разработки опубликовано в журнале Advanced Science.
