چاپ سه بعدی در داخل بدن انسان با یک بازوی رباتیک نرم +فیلم

به گزارش خبرنگار گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا، پتانسیل چاپ زیستی سه بعدی به لطف تحقیقات مهندسان دانشگاه نیو ساوت ولز (UNSW) که یک بازوی روباتیک نرم ایجاد کرده اند گسترش یافته است. این بازوی رباتیک می تواند مستقیماً روی اندام ها و بافت های داخل بدن انسان چاپ کند.

در سال‌های اخیر، استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی برای ایجاد مواد زیستی که سلول‌های زنده (جوهرهای زیستی) و داروها را در خود جای می‌دهند، برای درمان طیف وسیعی از شرایط با ایجاد، به عنوان مثال، لکه‌های قلبی یا گوارشی، پدیدار شده است.

در حال حاضر چاپ زیستی بیشتر برای تحقیق و توسعه داروهای نوین به کار می رود. این امر نیازمند استفاده از پرینترهای سه بعدی بزرگی است که ساختارهایی را با جراحی در بدن انسان قرار می دهند. چنین روشی ریسک های مختلفی دارد از جمله جراحت بافت و ایجاد عفونت.

از آنجا که مواد زیستی به طور معمول دارای ساختارهای نرم و شکننده هستند، احتمال زیادی وجود دارد هنگام کنترل آنها با دست طی فرایند پیوند آسیب ببینند.

در حال حاضر، چاپ زیستی بیشتر برای تحقیق و توسعه داروهای جدید استفاده می شود. برای ایجاد سازه هایی که با جراحی در بدن کاشته می شوند، نیاز به استفاده از پرینترهای سه بعدی بزرگ دارد که خطرات خاص خود از جمله آسیب بافتی و خطر عفونت را به همراه دارد. از آنجایی که مواد زیستی معمولاً ساختارهای نرم و شکننده ای دارند، این پتانسیل را دارند که در طی فرآیند کاشت با دست زدن به آنها آسیب ببینند.

یکی دیگر از چالش های رایج در استفاده از ساختارهای سه بعدی ایجاد شده خارجی این است که ممکن است بین سازه و سطح بافتی که روی آن کاشته می شود، عدم تطابق وجود داشته باشد. کاشت بیومواد به طور مستقیم بر روی بافت های هدف راه حل امیدوار کننده ای را ارائه می دهد.

مهندسان دانشگاه نیوساوث ولز (UNSW) یک بازوی رباتیک نرم انعطاف‌پذیر و مینیاتوری ساخته‌اند که می‌تواند مانند یک آندوسکوپ به بدن وارد شود و مواد زیستی را مستقیماً روی سطح اندام‌ها و بافت‌ها ارسال کند.

نمونه اولیه این پرینتر F3DB نام دارد که از خارج کنترل می‌شود و شامل یک بازوی رباتیک انعطاف‌پذیر و بلند است که در انتهای آن یک سر چرخشی با قابلیت مانور زیاد قرار می‌گیرد که جوهر زیستی را از طریق یک نازل مینیاتوری و چند جهته «چاپ» می‌کند.

دکترتان نگو دو نویسنده این مطالعه می‌گوید: تکنیک های موجود در چاپ زیستی سه بعدی نیاز به ساخت مواد زیستی در خارج از بدن دارند و کاشت آنها در یک فرد معمولاً به جراحی بزرگ در میدان باز نیاز دارد که خطر عفونت را افزایش می دهد. پرینتر زیستی سه بعدی ما کمک می کند با روشی کم تهاجمی، مواد زیستی به طور مستقیم روی بافت هدف یا عضو قرار گیرند. نمونه اولیه پرینتر ما به دلیل بدنه انعطاف پذیرش، می تواند مواد زیستی چند لایه را در اندازه و اشکال مختلف و در مناطقی که دسترسی به آنها سخت است، چاپ کند.

هنگامی که پرینتر F3DB چاپ را در یک منطقه به پایان می‌رساند، می توان آن را به مکان دیگری هدایت کرد تا فرآیند دوباره شروع شود. این بدان معناست که دستگاه می تواند برای چاپ مواد زیستی در مناطق وسیعی از جمله کل سطح اندام هایی مانند روده بزرگ، معده، قلب و مثانه استفاده شود، کاری که با دستگاه های چاپ زیستی فعلی قابل انجام نیست.

مهندسان دستگاه F3DB را در خارج بدن و روی سطوح صاف و خمیده، از جمله داخل روده بزرگ مصنوعی و روی سطح کلیه خوک، با استفاده از شکلات، ژل کامپوزیت و مواد زیستی برای چاپ دقیق اشکال مختلف آزمایش کردند.

آن‌ها دریافتند که سلول‌ها تحت تأثیر فرآیند چاپ قرار نگرفتند و پس از چاپ، اکثر سلول‌ها هنوز زنده بودند.

این دستگاه علاوه بر چاپ مواد زیستی، به عنوان یک دستگاه آندوسکوپی معمولی، تمیز کردن سازه ها با استفاده از جت های آب، علامت گذاری ضایعات و تشریح بافت ها عمل می کند.

مای تان تای، نویسنده اصلی این مطالعه می‌گوید: «در مقایسه با ابزارهای جراحی آندوسکوپی موجود، پرینتر F3DB توسعه‌یافته به عنوان یک ابزار آندوسکوپی همه‌جانبه طراحی شده است که از استفاده از ابزارهای قابل تغییر که معمولاً با زمان طولانی‌تر رویه و خطرات عفونت مرتبط هستند، جلوگیری می‌کند.

در حال حاضر، هیچ دستگاه تجاری موجود نمی تواند بر روی بافت ها و اندام های داخلی چاپ کند. تیم پشتیبان پرینتر F3DB می گویند که با توسعه بیشتر، این دستگاه باید برای استفاده توسط متخصصان مراقبت های بهداشتی ظرف پنج تا هفت سال آماده شود.

این مطالعه در مجله Advanced Science منتشر شده است.