胃溃疡是常见的胃部疾病,不少人为此病所苦,然而传统的药物与胃视镜疗法皆有限制。近期,中国科学家打造微型3D打印机器人,能直接将活的胃壁与肌肉细胞印在胃上,有望成为胃溃疡的新疗法。研究团队将论文发布在《Biofabrication》期刊上。

机器人尺寸不到5厘米,能直接进入胃部打印细胞
科学界研究生物3D打印已久,目前有体外与体内两种打印方式。体外打印因为仍须执行移植手术,因此感染风险较大,住院时间也较长。体内打印能用现有的微创手术技术,将3D打印工具从小切口中置入体内,印出新组织;但受限于设备体积,目前仅能用于皮肤或外侧组织,难以进入消化道等内层器官。
为了降低治疗消化道疾病的侵入性,北京清大研究团队打造一款3D打印微型机器人。该机器人只有3厘米宽,而收折后的长度只有4.3厘米;进入到人体后,机器人会展开到5.9厘米的长度,并执行3D打印。
在实验中,研究团队将机器人安装在内视镜上,并将它置入于透明的胃部模型内;接着,机器人将内置人类胃壁与肌肉细胞的凝胶打印到胃部模型中。打印出来的细胞,10天后仍然保持活性并不断增生。
参与实验的教授徐韬(Tao Xu)表示,目前胃病可通过药物治疗,但是速度缓慢且未必有效;内视镜手术只能修补较小的伤口,虽然内视镜输送的喷雾剂能止血,但对大面积伤口的效果有限。而3D打印有望弥补传统方法的限制。徐韬补充道,该研究是人类首次将微型机器人与生物打印结合。
研究团队尝试将机器人缩小到1.2厘米,并研究能在体温下成型的凝胶
然而该3D打印技术受限于墨水特性。徐韬与研究团队表示,打印用的凝胶只能在低温下保持稳定,在体温之下,它们就会过度液态化,甚至于难以成型;研究团队使用氯化钙帮助凝胶成型,但有伤害人体组织的风险。
因此,研究团队正在开发新种凝胶,期望它能在体温下保持形状,并能通过可见光固化。此外,研究团队也尝试将机器人缩小到1.2厘米宽,并搭载相机与传感器,以执行更精细的手术。
俄亥俄州立大学副教授David Hoelzle(未参与本次实验)接受外媒《Scientific American》采访时评论,徐韬的3D打印技术能用于优化手术,在器官上印上一层结构,让它释放药物,或是保护器官,避免感染等等。
目前该技术仅用于实验室,尚未执行临床试验,若要应用于人体治疗,仍需要通过一连串的试验。如果成功,将是病人的福利啊!
参考资料
《Biofabrication》、《Scientific American》