【胃潰瘍新療法?】科學家打造 3D 列印機器人,能進入消化道列印胃壁細胞

研究團隊將 3D 列印機器人置入胃部模型,印出胃壁與肌肉細胞。圖片來源:Biofabrication

胃潰瘍是常見的胃部疾病,不少人為此病所苦,然而傳統的藥物與胃視鏡療法皆有限制。近期,中國科學家打造微型 3D 列印機器人,能直接將活的胃壁與肌肉細胞印在胃上,有望成為胃潰瘍的新療法。研究團隊將論文發表在《Biofabrication》期刊上。

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機器人尺寸不到 5 公分,能直接進入胃部列印細胞

科學界研究生物 3D 列印已久,目前有體外與體內兩種列印方式。體外列印因為仍須執行移植手術,因此感染風險較大,住院時間也較長。體內列印能用現有的微創手術技術,將 3D 列印工具從小切口中置入體內,印出新組織;但受限於設備體積,目前僅能用於皮膚或外側組織,難以進入消化道等內層器官。

為了降低治療消化道疾病的侵入性,北京清大研究團隊打造一款 3D 列印微型機器人。該機器人只有 3 公分寬,而收折後的長度只有 4.3 公分;進入到人體後,機器人會展開到 5.9 公分的長度,並執行 3D 列印。

在實驗中,研究團隊將機器人安裝在內視鏡上,並將它置入於透明的胃部模型內;接著,機器人將內含人類胃壁與肌肉細胞的凝膠列印到胃部模型中。列印出來的細胞,10 天後仍然保持活性並不斷增生。

參與實驗的教授徐弢(Tao Xu)表示,目前胃病可透過藥物治療,但是速度緩慢且未必有效;內視鏡手術只能修補較小的傷口,雖然內視鏡輸送的噴霧劑能止血,但對大面積傷口的效果有限。而 3D 列印有望彌補傳統方法的限制。徐弢補充道,該研究是人類首次將微型機器人與生物列印結合。

研究團隊嘗試將機器人縮小到 1.2 公分,並研究能在體溫下成型的凝膠

然而該 3D 列印技術受限於墨水特性。徐弢與研究團隊表示,列印用的凝膠只能在低溫下保持穩定,在體溫之下,它們就會過度液態化,以至於難以成型;研究團隊使用氯化鈣幫助凝膠成型,但有傷害人體組織的風險。

因此,研究團隊正在開發新種凝膠,期望它能在體溫下保持形狀,並能透過可見光固化。此外,研究團隊也嘗試將機器人縮小到 1.2 公分寬,並搭載相機與感測器,以執行更精細的手術。

俄亥俄州立大學副教授 David Hoelzle(未參與本次實驗)接受外媒《Scientific American》採訪時評論,徐弢的 3D 列印技術能用於優化手術,在器官上印上一層結構,讓它釋放藥物,或是保護器官,避免感染等等。

目前該技術僅用於實驗室,尚未執行臨床試驗,若要應用於人體治療,仍需要通過一連串的試驗。如果成功,將是病人的福音啊!

參考資料

Biofabrication》、《Scientific American

(本文提供合作夥伴轉載;首圖來源:Biofabrication。)

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