Новинка была создана учёными из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Сиднее, Австралия. Разработанное ими устройство представляет собой крошечную гибкую роботизированную руку, оснащённую 3D-биопринтером, который можно вставлять в тело как эндоскоп и наносить многослойные биоматериалы на поверхность внутренних органов и тканей. Диаметр робота менее полутора сантиметров, а его корпус может сгибаться и скручиваться благодаря гидравлике.
– Существующие методы 3D-биопечати требуют, чтобы биоматериалы изготавливались вне тела, и для их имплантации человеку обычно требуется обширная операция в открытом поле, что увеличивает риск заражения, – говорит Тхань Нхо До, преподаватель биомедицинской инженерии Университета Нового Южного Уэльса и руководитель группы. – Теперь же, благодаря гибкости устройства, биоматериалы могут быть доставлены непосредственно в определённые ткани, при этом потребуется минимальный инвазивный подход. Как сообщают изобретатели, система открывает возможности для точной реконструкции трёхмерных ран внутри тела – таких, как повреждения стенки желудка или дефекты и заболевания толстой кишки.
В статье, опубликованной в журнале Advanced Science, исследовательская группа говорит о том, что уже протестировала своё устройство внутри искусственной толстой кишки и провела эксперименты, включающие печать различных форм на поверхности почки свиньи (правда, пока на предварительно извлечённом органе). Следующий этап разработки системы, на которую получен предварительный патент, включает в себя испытания на животных.
Помимо биопечати робота также можно использовать как "электроскальпель" – похожий на иглу инструмент, который делает надрезы при помощи крохотных электрических дуг. А вода, которую устройство способно прокачивать через специальную насадку, также позволяет промывать раны.
Исследователи предполагают, что этот прибор станет универсальным помощником врачей, помогающим им использовать во время операции минимум инструментов. Ведь эта смена, напомним, замедляет операцию и грозит занесением инфекции. В дальнейшем исследователи также планируют добавить прибору ещё больше дополнительных функций – способность фотографировать и сканировать окружающую среду в реальном времени. С помощью этого в будущем можно было бы создавать недоступные до сих пор томографии движущихся тканей.
Кстати:– Инструмент можно использовать для проведения эндоскопической диссекции в подслизистом слое (эндоскопической операции, позволяющей удалять опухоли желудочно-кишечного тракта. Это могут быть как доброкачественные большие полипы, так и ранний рак пищевода, желудка, толстой кишки.– Сопло печатающей головки аппарата можно использовать в качестве электрического скальпеля.– Устройство может удалять кровь или ткани, в то время как заживление может быть ускорено немедленной 3D-печатью биоматериалов непосредственно в теле человека.Вопросы и ответы
Доктор Тхань Нхо До, старший преподаватель Высшей школы биомедицинской инженерии Университета Нового Южного Уэльса (Австралия)
Что такое 3D-биопринтинг?
– Биоматериалы – это материалы, специально предназначенные для взаимодействия с биологическими системами, такими как живые клетки, ткани и органы. Их можно использовать для поддержки или замены "родных" тканей/органов человека. Организм может справиться с простым порезом на коже или ожогом, но ему не под силу излечить многие острые, хронические и дегенеративные заболевания, такие как инфаркт миокарда (некроз клеток сердечной мышцы). А биоматериалы, содержащие живые клетки, могут сделать это как структурно, так и функционально. Биопечать позволяет создавать сложные трёхмерные живые структуры, которые очень похожи на естественные ткани и органы для ускорения процесса заживления и восстановления при повреждении тканей.
Какое применение может иметь ваше изобретение?
– Есть много сфер, в которых можно использовать биоматериалы. Например, повреждение стенок желудка в основном лечится приёмом лекарств и хирургией. При этом препараты работают медленно, а операция обычно связана с осложнениями. Наше изобретение тут станет незаменимым. А ещё, используя технологию 3D-биопечати, мы можем создавать живые 3D-конструкции, аналогичные сердечным пластырям для лечения инфаркта миокарда. Ещё пример. Во время проведения хирургических процедур, таких как удаление раковой ткани внутри толстой кишки, обычно накладываются швы, но если сделать это неправильно, подобное решение может привести к неожиданным осложнениям, например к развитию инфекций. А использование наших технологий с живыми биоматериалами может оказать неоценимую помощь.