Ένα μαλακό ρομπότ που μοιάζει με φίδι, με τη δυνατότητα να εκτυπώνει 3D ζωντανά κύτταρα μέσα στο σώμα των ασθενών, ανέπτυξαν Αυστραλοί ερευνητές, το οποίο θα μπορούσε μια μέρα να εξαλείψει την ανάγκη για επεμβατικές εγχειρήσεις για μεταμόσχευση τρισδιάστατων εκτυπωμένων ιστών και θεραπειών.
Όπως οι παραδοσιακοί τρισδιάστατοι εκτυπωτές, οι 3D βιοεκτυπωτές τοποθετούν "μελάνι" στρώμα προς στρώμα για να κατασκευάσουν τρισδιάστατα αντικείμενα. Η μόνη διαφορά είναι ότι χρησιμοποιούν βιομελάνια που περιέχουν ζωντανά κύτταρα.
"Οπλισμένοι" με τρισδιάστατους βιοεκτυπωτές, οι ερευνητές δημιουργούν χόνδρο για επανορθωτική ρινοπλαστική, επιθέματα βλαστοκυττάρων για την αποκατάσταση της καρδιάς των μωρών και εμφυτεύματα αυτιών για παιδιά που γεννιούνται με γενετικές ανωμαλίες.
Η τρισδιάστατη βιοεκτύπωση διευκολύνει τη δημιουργία ιστών με ακρίβεια στο σχήμα και το μέγεθος που απαιτείται, και επειδή τα κύτταρα του ίδιου του ασθενούς μπορούν να χρησιμοποιηθούν στο μελάνι, ο κίνδυνος απόρριψης ελαχιστοποιείται.
Ωστόσο, η βιοεκτύπωση δεν μπορεί ακόμη να εξαλείψει την ανάγκη για επεμβατικές επεμβάσεις εμφύτευσης.
«Οι υπάρχουσες τεχνικές τρισδιάστατης βιοεκτύπωσης απαιτούν τη δημιουργία βιοϋλικών έξω από το σώμα και η εμφύτευση τους σε ένα άτομο θα απαιτούσε συνήθως μεγάλη ανοιχτή χειρουργική επέμβαση που αυξάνει τους κινδύνους μόλυνσης», δήλωσε ο Thanh Nho Do, βιοϊατρικός μηχανικός στο UNSW Sydney.
Ο Do ηγήθηκε της ανάπτυξης του F3DB, ενός εύκαμπτου μαλακού ρομπότ που θα μπορούσε να εισαχθεί στο σώμα μέσω μιας μικρής τομής και στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για την τρισδιάστατη βιοεκτύπωση εξαρτημάτων ακριβώς εκεί που χρειάζονται. «Το πρωτότυπό μας είναι σε θέση να εκτυπώνει 3D πολυστρωματικά βιοϋλικά διαφορετικών μεγεθών και σχήματος μέσα από περιορισμένες και δυσπρόσιτες περιοχές, χάρη στο εύκαμπτο σώμα του», λέει ο Do.
Πώς λειτουργεί
Οι ερευνητές ανέπτυξαν πολλά πρωτότυπα με κεφαλές που κυμαίνονται σε διάμετρο από 20 mm έως 11 mm - η μικρότερη έκδοση είναι περίπου στο μέγεθος των ενδοσκοπίων που χρησιμοποιούνται επί του παρόντος για την επιθεώρηση του εσωτερικού του παχέος εντέρου.
Το σύστημα λειτουργεί παρόμοια με τους συμβατικούς επιτραπέζιους τρισδιάστατους βιοεκτυπωτές, σύμφωνα με τους ερευνητές και μπορεί να ελεγχθεί χειροκίνητα κατά τη διάρκεια μιας χειρουργικής επέμβασης ή να προγραμματιστεί εκ των προτέρων για την εκτύπωση ενός συγκεκριμένου σχήματος.
Εκτός από την εκτύπωση βιομελανών, το μαλακό ρομπότ μπορεί να λειτουργήσει ως ενδοσκόπιο, ηλεκτρικό νυστέρι και διανεμητής νερού - οι ερευνητές έχουν αποδείξει αυτές τις λειτουργίες σε ένα τεχνητό έντερο και στο έντερο και το νεφρό ενός χοίρου (αν και όχι στο σώμα του ζώου).
«Σε σύγκριση με τα υπάρχοντα ενδοσκοπικά χειρουργικά εργαλεία, το ανεπτυγμένο F3DB σχεδιάστηκε ως ένα "όλα-σε-ένα" ενδοσκοπικό εργαλείο, που αποφεύγει τη χρήση μεταβλητών εργαλείων που συνήθως συνδέονται με μεγαλύτερο χρόνο διαδικασίας και κινδύνους μόλυνσης», δήλωσε η ερευνήτρια Mai Thanh Thai.
Κοιτάζοντας το μέλλον
Το bot θα πρέπει να υποβληθεί σε δοκιμές in vivo σε ζώα, προτού οι ερευνητές αρχίσουν να σκέφτονται τις δοκιμές σε ανθρώπους - αναμένουν ότι είναι περίπου 5 έως 7 χρόνια μακριά από το να είναι έτοιμο για κλινική χρήση, εφόσον όλα πάνε σύμφωνα με το σχέδιο.
Εάν το ρομπότ περάσει το στάδιο ανάπτυξης, οι γιατροί θα μπορούσαν ενδεχομένως να το χρησιμοποιήσουν για τη θεραπεία του καρκίνου του παχέος εντέρου, ο οποίος είναι η δεύτερη πιο κοινή αιτία θανάτων από καρκίνο - αφού εισαχθεί σε ένα παχύ έντερο, το ρομπότ θα μπορούσε να αφαιρέσει έναν δυσπρόσιτο όγκο και στη συνέχεια να κάνει τρισδιάστατη βιοεκτύπωση υλικού για την προώθηση της θεραπείας επί τόπου.
Οι ερευνητές πιστεύουν επίσης ότι το σύστημα θα μπορούσε να προσαρμοστεί και για άλλες χρήσεις, οπότε ίσως μια μέρα, αντί για τρισδιάστατα επιθέματα βιοεκτύπωσης τα οποία συνέχεια θα ραφτούν στις καρδιές μωρών σε χειρουργική επέμβαση ανοιχτής καρδιάς, οι γιατροί θα μπορέσουν να χρησιμοποιήσουν μια έκδοση του F3DB για να εκτυπώσουν τα μπαλώματα ακριβώς εκεί που χρειάζονται.