UNSW SYDNEY生物打印是利用3D打印技術(shù)用生物材料制造組織。它主要可用來制造用于研究和體外藥物測(cè)試的人體組織。當(dāng)用于制作植入患者體內(nèi)的身體部位時(shí)，必須首先用臺(tái)式生物打印機(jī)打印該部位，然后通常需要進(jìn)行大型開放式手術(shù)。這其中的可能需要承擔(dān)除了感染風(fēng)險(xiǎn)和長(zhǎng)時(shí)間的恢復(fù)外，還可能引發(fā)打印部位與所連接的內(nèi)部目標(biāo)組織之間不匹配，以及由污染和處理引起的問題等。為了克服這些挑戰(zhàn)，澳大利亞新南威爾士大學(xué)悉尼分校的研究人員開發(fā)了一種微型軟機(jī)械臂和柔性打印頭，并將其集成到一個(gè)長(zhǎng)管狀導(dǎo)管中，該導(dǎo)管構(gòu)成了柔性打印機(jī)主體，而機(jī)械臂和打印頭都有三個(gè)自由度。新南威爾士大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程研究生院高級(jí)講師Thanh Nho Do和他的博士生Mai Thanh Thai領(lǐng)導(dǎo)了該研究團(tuán)隊(duì)。Thanh Nho Do表示：“我們的柔性3D生物打印機(jī)F3DB可以通過微創(chuàng)方法將生物材料直接輸送到目標(biāo)組織或器官上。”Do補(bǔ)充道，F(xiàn)3DB不僅有可能直接重建身體受損部位，它“還可以用作一種一體式內(nèi)窺鏡手術(shù)工具，噴嘴可以起到手術(shù)刀的作用”。這將避免使用現(xiàn)在用于較長(zhǎng)手術(shù)（如切除腫瘤）的不同工具進(jìn)行清潔、標(biāo)記和切割。Source: UNSW Sydney，YOUTU.BE盡管在過去的十年里，人們對(duì)原位生物打印進(jìn)行了研究，但賓夕法尼亞州立大學(xué)工程科學(xué)和力學(xué)教授Ibrahim Ozbolat在評(píng)論2月份發(fā)表在《高級(jí)科學(xué)》上的研究細(xì)節(jié)時(shí)表示，“由于各種困難，對(duì)內(nèi)臟的生物打印受到了限制”。“這種移動(dòng)一體式內(nèi)窺鏡生物打印設(shè)備是新穎的，”他說，并可以“通過允許實(shí)時(shí)觀察，完成手術(shù)切口和在內(nèi)臟上進(jìn)行生物打印來推進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展。”該裝置的直徑與內(nèi)窺鏡的直徑相似（約11至13毫米），小到可以通過口腔或肛門插入體內(nèi)。軟機(jī)械臂由三個(gè)軟織物波紋管致動(dòng)器致動(dòng)，該致動(dòng)器由液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)，該液壓系統(tǒng)由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的注射器組成，該注射器將水泵送到致動(dòng)器。柔性打印頭由柔軟的液壓人工肌肉組成，使打印噴嘴能夠像傳統(tǒng)的臺(tái)式3D打印機(jī)一樣向三個(gè)方向移動(dòng)。總體控制是通過主從式設(shè)置進(jìn)行的，該設(shè)置使用商用觸覺系統(tǒng)來傳輸主機(jī)的手部運(yùn)動(dòng)。到達(dá)目標(biāo)后，手臂和打印頭由基于反向運(yùn)動(dòng)學(xué)的自動(dòng)算法控制，反向運(yùn)動(dòng)學(xué)是一個(gè)數(shù)學(xué)過程，用于確定將生物材料輸送到內(nèi)部器官或組織表面所需的運(yùn)動(dòng)。打印由一個(gè)附帶的柔性微型攝像頭監(jiān)控。為了測(cè)試該設(shè)備，研究人員首先在實(shí)驗(yàn)室中使用液體硅樹脂和巧克力等各種非生物材料打印不同的多層3D圖案。在進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)中，他們用非生物材料在豬腎表面打印出各種形狀。后來，研究人員在人造結(jié)腸內(nèi)的玻璃表面上原位印刷了活體生物材料。Do說：“我們看到細(xì)胞每天都在生長(zhǎng)，在實(shí)驗(yàn)的最后一天，即第七天，細(xì)胞數(shù)量增加了四倍。”為了測(cè)試該設(shè)備作為內(nèi)窺鏡手術(shù)的通用工具，研究人員執(zhí)行了各種功能，如清洗、標(biāo)記和解剖豬的腸道。Do說：“研究結(jié)果表明，F(xiàn)3DB有很大的潛力被開發(fā)成一種用于內(nèi)窺鏡黏膜下剝離手術(shù)的一體化內(nèi)窺鏡工具。”還需要進(jìn)一步的改進(jìn)，包括在控制打印的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型中包含更多的參數(shù)，以及添加更多的相機(jī)來更好地監(jiān)控打印。Do說：“然后我們將開始在動(dòng)物身上測(cè)試該設(shè)備，最終在人類身上測(cè)試。我們希望在未來五到七年內(nèi)看到該設(shè)備在醫(yī)院投入使用。”Ozbolat對(duì)此表示贊同：“但它的安全性需要首先得到驗(yàn)證，并進(jìn)行其他改進(jìn)。” 他指出，3D內(nèi)窺鏡機(jī)械臂已經(jīng)在臨床上使用，因此，只要該設(shè)備的可行性和安全性得到證明，“商業(yè)化只是時(shí)間問題”。文章來源：IEEE電氣電子工程師IEEE Spectrum《科技縱覽》官方微信公眾平臺(tái)往期推薦3D打印火箭17種金屬3D打印技術(shù)3D處理器的3種制造方法 查看全文
