受世界上最大陸地動物的啟發(fā)，研究人員創(chuàng)造并測試了他們所稱的世界上最小的3D生物打印機。該設備配備了一個2.7毫米寬的打印頭，安裝在一個長而靈活移動的像象鼻一樣的機械臂末端，也許有一天，該設備可以幫助醫(yī)生在手術后輸送具有修復功能的水凝膠。

聲帶手術有時是切除增生組織或囊腫所必需的。圖片來源：Garo/Phanie/Science Photo Library

在10月29日發(fā)表于Device的報告中，研究人員證實該設備可通過醫(yī)生的手術鏡，將水凝膠沉積人造聲帶上?！斑@是我第一次見到適用于聲帶的生物打印技術?！?美國賓夕法尼亞州立大學大學的生物醫(yī)學工程師Ibrahim Ozbolat表示，“生物打印通常從外部修復皮膚缺陷，而在體內觸及損傷的修復一直是該領域的一個挑戰(zhàn)。”

在接受聲帶囊腫或增生切除手術后，患者常因聲帶瘢痕化僵硬而出現(xiàn)發(fā)聲困難。研究表明，注射水凝膠能顯著促進愈合過程，因為這種水凝膠可以模仿聲帶的自然結構，并在新組織生長時支持新組織。但外科醫(yī)生難以精確輸送這種生物材料，因為他們對喉部的觀察視野受限。

加拿大麥吉爾大學的生物醫(yī)學工程師Swen Groen想知道，自然界能否為這一問題提供解決方案。他和同事首先設計了一個直徑為8毫米的原型。然后，他們縮小了設計尺寸，使其能更易于穿過外科醫(yī)生手術中使用的寬度為一厘米的內窺鏡，并證明了它可以精確輸送透明質酸基水凝膠并將其填充到人造聲帶的縫隙中——這類人造聲帶通常用于外科手術訓練。“微型化工作耗費了大部分時間?！?Groen表示。

目前，訓練有素的操作員使用PlayStation控制器手動引導這臺微型打印機。但隨著團隊推進臨床試驗階段的設備測試，他們希望對生物打印機進行編程，使其能夠在接收手術部位圖像后，自主遵循預設的打印路徑。

Ozbolat好奇的是，該團隊是否需要改變設計，以完成在人類臨床試驗之前需要進行的動物試驗。他說，例如，研究人員可能需要為猴子或老鼠調整設備的大小。

通過進一步的改造和測試，該團隊看到了該設備在聲帶修復之外的應用前景。例如，醫(yī)生可能會使用這種機械臂來更精確地控制附加在其上的手術工具，包括手術刀和鑷子，這些工具在狹窄空間內的操作靈活性遠不及這種受大象啟發(fā)的裝置。

“這種多功能性將會非常有趣?！闭撐墓餐髡?、麥吉爾大學的機械工程師Luc Mongeau說。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.device.2025.100973

來源：中國科學報