Nový robotický systém dokáže 3D tlačiť bunky na orgány vo vnútri tela
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 1. 3. 2023
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Potenciál 3D biotlače postúpil o krok ďalej vďaka práci inžinierov z univerzity v Novom Južnom Walese (UNSW), ktorí vyvinuli mäkké robotické rameno, ktoré dokáže 3D tlačiť priamo na orgány a tkanivá vo vnútri ľudského tela.
V posledných rokoch sa objavilo využívanie technológie 3D tlače na vytváranie biomateriálov, ktoré obsahujú živé bunky (bioatrament) a lieky, na liečbu rôznych ochorení vytváraním napríklad srdcových alebo gastrointestinálnych náplastí.
V súčasnosti sa biotlač používa najmä na výskum a vývoj nových liekov. Vyžaduje si použitie veľkých 3D tlačiarní na vytvorenie konštrukcií, ktoré sa chirurgicky implantujú do tela, čo so sebou prináša vlastné riziká vrátane poškodenia tkaniva a rizika infekcie. Keďže biomateriály sú zvyčajne mäkké, krehké štruktúry, majú potenciál poškodiť sa pri manuálnej manipulácii počas procesu implantácie.
Ďalšou bežnou výzvou pri používaní externe vytvorených 3D konštrukcií je, že môže dôjsť k nesúladu medzi konštrukciou a povrchom tkaniva, na ktoré sa implantuje. Implantácia biomateriálov priamo na cieľové tkanivá tak predstavuje sľubné riešenie.
Inžinieri z UNSW vyvinuli miniatúrne, flexibilné mäkké robotické rameno, ktoré sa dá zaviesť do tela ako endoskop a je schopné dopraviť biomateriály priamo na povrch orgánov a tkanív. Koncepčné zariadenie s názvom F3DB je ovládané zvonku a pozostáva z dlhého, flexibilného robotického ramena, na konci ktorého je umiestnená vysoko manévrovateľná otočná hlava, ktorá „tlačí“ bioatrament cez miniatúrnu, viacsmerovú trysku.
„Existujúce techniky 3D biotlače vyžadujú, aby sa biomateriály vyrábali mimo tela, a ich implantácia do človeka by si zvyčajne vyžadovala rozsiahlu operáciu, čo zvyšuje riziko infekcie,“ uviedol Dr. Thanh Ngo Do, zodpovedajúci autor štúdie.
„Naša flexibilná 3D biotlačiareň umožňuje, aby sa biomateriály mohli dodať priamo do cieľového tkaniva alebo orgánov s minimálne invazívnym prístupom,“ povedal Do. „Náš prototyp dokáže vďaka svojmu flexibilnému telu tlačiť viacvrstvové biomateriály a rôzne veľkosti a tvary cez obmedzené a ťažko dostupné oblasti“.
Keď zariadenie F3DB skončí tlač v jednej oblasti, možno ho nasmerovať na iné miesto a začať proces znova. To znamená, že zariadenie sa dá použiť na tlač biomateriálov na rozsiahlych plochách, vrátane celého povrchu orgánov, ako sú hrubé črevo, žalúdok, srdce a močový mechúr, čo sa pri súčasných biotlačových zariadeniach nedá.
Inžinieri testovali zariadenie F3DB mimo tela na rovných a zakrivených povrchoch, vrátane vnútra umelého hrubého čreva a na povrchu obličky prasaťa, pričom na presnú tlač rôznych tvarov použili čokoládu, kompozitný gél a biomateriály. Dôležité je, že zistili, že bunky neboli ovplyvnené procesom tlače a po tlači bola väčšina buniek stále živá.
Okrem tlače biomateriálov zariadenie funguje ako bežné endoskopické zariadenie, ktoré čistí štruktúry pomocou vodných trysiek, označuje lézie a rozrezáva tkanivá.
„V porovnaní s existujúcimi endoskopickými chirurgickými nástrojmi bolo vyvinuté zariadenie F3DB navrhnuté ako endoskopický nástroj typu „všetko v jednom“, ktorý sa vyhýba používaniu vymeniteľných nástrojov, ktoré sú zvyčajne spojené s dlhším časom zákroku a rizikom infekcie,“ uviedol Mai Thanh Thai, hlavný autor štúdie.
V súčasnosti nie je k dispozícii žiadne komerčne dostupné zariadenie, ktoré by mohlo tlačiť na vnútorné tkanivá a orgány. Tím stojaci za technológiu F3DB tvrdí, že s ďalším vývojom by malo byť zariadenie pripravené na použitie v zdravotníctve do piatich až siedmich rokov.
Štúdia bola nedávno uverejnená v magazíne Advanced Science.
