Новый микроробот может в конечном итоге ограничить потребность в инвазивной хирургии желудка.
3D-биопринтеры уже стали реальностью в некоторых странах, и их можно даже использовать в регенеративной медицине для трансплантации основных тканей и органов и восстановления травм. К сожалению, сегодня эту технологию очень сложно реализовать из-за некоторых проблем, таких как «биопринтеры», как правило, довольно большие и не могут применяться для восстановления внутренних тканей без инвазивной хирургии.
Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа из Университета Цинхуа в Пекине разработала прототип микроробота, который проникает в организм через эндоскоп для восстановления тканей внутри тела. Микроробот использует новую концепцию «биопечати in vivo in situ» для восстановления тканей в органах желудка.
По словам соавтора, профессора Тао Сюй из Университета Цинхуа, повреждение стенки желудка является распространенной проблемой пищеварительного тракта, и около 12% населения мира страдают от него в той или иной степени. Биопечать — доставка новых клеток непосредственно к месту раны для восстановления ткани — предлагает потенциально очень полезный способ лечения проблемы. Однако пока эта технология может использоваться лишь в ограниченном объеме.
Разработанная новая платформа для биопечати представляет собой робот Delta, состоящий из неподвижного основания, подвижной платформы и трех идентичных кинематических цепей. Он имеет три соединенных на концах части, между которыми находится трубка для подачи гидрогеля. Принтер имеет сопло для печати на конце треугольного механизма. Гидрогель для печати состоит из водного раствора альгината желатина с эпителиальными клетками желудка человека и клетками гладких мышц желудка человека.
Микроробот может складываться и занимать гораздо меньше места, когда ему нужно войти в тело пациента. Оказавшись внутри, он снова открывает сложенные детали и начинает операцию биопечати. Принцип работы дельта-робота заключается в том, что каждая из трех секций приводится в движение одним простым двигателем в основании, но вместе они могут перемещать конец в любом направлении для печати ткани.
Исследователи протестировали этого робота двумя способами. Во-первых, с помощью биологической модели человеческого желудка и эндоскопа, чтобы имитировать операции ввода и печати элементов процесса. Во-вторых, они провели тест биопечати в чашке для культивирования клеток, чтобы проверить эффективность микроробота в биопечати жизнеспособных клеток и тем самым заживлении ран.
Микророботы Bioprint показали многообещающие результаты в обоих тестах. В частности, 10-дневная культура клеток показала, что отпечатанные клетки сохраняли высокую жизнеспособность и устойчивую пролиферацию. Это показатель эффективной биологической функции клеток в печатных тканевых каркасах.
На первом этапе исследования была подтверждена возможность применения этой концепции для лечения повреждений стенки желудка. Теперь исследователи хотят еще больше уменьшить платформу для печати микророботов и разработать более эффективные биочернила. Это будут следующие важные вехи на пути к полной реализации технологии.
В будущем он потенциально может быть использован для лечения различных ран внутри тела без необходимости серьезного хирургического вмешательства.