新型机器人将细胞3D打印到体内器官上

新南威尔士大学（UNSW）的工程师的工作让3D生物打印的潜力得到了进一步的扩展，他们开发了一种软体机械臂，可以直接打印到人体内部的器官和组织上。近年来，利用3D打印技术创建包含活细胞（生物汇）和药物的生物材料已经出现，通过创建例如心脏或胃肠补片来治疗一系列疾病。

目前，生物打印主要用于研究和开发新药。它需要使用大型3D打印机来创建构造物，然后通过手术植入体内，这有其自身的风险，包括组织损伤和感染的风险。因为生物材料通常是柔软、脆弱的结构，它们有可能在植入过程中被人工损坏。

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使用外部创建的三维构建体的另一个常见挑战是，构建体和它被植入的组织表面之间可能会出现不匹配。将生物材料直接植入目标组织提供了一个有希望的解决方案。

新南威尔士大学的工程师们已经开发出一种微型、灵活的软体机械臂，可以像内窥镜一样插入体内，将生物材料直接送到器官和组织的表面。

这个被称为F3DB的概念验证装置是由外部控制的，包括一个长而灵活的机械臂，在其末端有一个高度可操作的旋转头，通过一个微型多方向的喷嘴"打印"生物墨水。

该研究的通讯作者Thanh Ngo Do博士说："现有的3D生物打印技术需要在体外制作生物材料，将其植入人体内通常需要进行大型的开放性手术，这增加了感染风险。我们灵活的3D生物打印机意味着生物材料可以用一种微创的方法直接送入目标组织或器官。原型能够通过密闭和难以到达的区域3D打印多层生物材料和不同的尺寸和形状，这要归功于它灵活的机身。"

一旦F3DB在一个区域完成了打印，它可以被引导到另一个地方，再次开始这个过程。这意味着该设备可用于打印大面积的生物材料，包括结肠、胃、心脏和膀胱等器官的整个表面，这是目前生物打印设备无法做到的。

工程师们在体外的平面和曲面上测试了F3DB，包括在人工结肠内和猪的肾脏表面，使用巧克力、复合凝胶和生物材料精确打印不同的形状。

重要的是，他们发现细胞没有受到打印过程的影响，而且在打印之后，大部分细胞仍然活着。

除了打印生物材料外，该设备还像普通的内窥镜设备一样运作，使用水柱清洁结构，标记病变，解剖组织。

该研究的主要作者Mai Thanh Thai说："与现有的内窥镜手术工具相比，开发的F3DB被设计成一个多合一的内窥镜工具，避免了使用通常与更长的手术时间和感染风险有关的可更换的工具。"

目前，还没有商业化的设备可以打印到内部组织和器官上。F3DB背后的团队说，随着进一步的开发，该设备应该在5到7年内就可以供医疗专业人士使用。

该研究发表在《先进科学》杂志上。