Biofabrication: 清华大学徐弢团队首次利用微型机器人+体内生物打印治疗胃创伤
2020-08-13 转化医学网 转化医学网
为了克服这个问题，清华徐弢等开发了一种微型机器人，该机器人通过内窥镜进入人体，以在体内进行组织修复。
胃壁损伤是的常见的消化道问题，全球约有12％的人在不同程度上患有胃壁损伤。生物打印技术，将新细胞直接递送至损伤部位修复组织，这为治疗该问题提供了一种潜在的有用方法。困难在于当前的生物打印技术集中在人体外，而且生物打印机通常很大，不做有创手术就不能为内部组织修复提供足够的空间进行打印操作。为了克服这个问题，清华徐弢等开发了一种微型机器人，该机器人通过内窥镜进入人体，以在体内进行组织修复。 原位体内生物打印示意图，以治疗胃壁损伤为例 徐弢教授等科学家首先提出了原位体内生物打印的概念， 以解决传统生物打印中的现有缺陷。他们表示，通过使用微型机器人结合“原位体内生物打印”的新概念在体内进行了组织修复，已经向治疗胃创伤的新方法迈出了第一步。该研究发表在《生物制造》上。 在这项研究中，研究人员开发了一种可安装到内窥镜上的微型生物打印平台，用于进入人体并进行生物打印。该平台的设计和制造中采用了印刷电路、微机电系统技术。他们还开发了高精度控制系统，并进行了性能测试，以验证该平台的可行性。 生物打印平台的制造 2层组织支架在胃模型打印。以人胃上皮细胞和人胃平滑肌细胞作生物墨水，用来模拟胃的解剖结构。10 d细胞培养表明，打印的细胞仍保持较高的生存能力和稳定的增殖，这表明打印的组织支架中，细胞具有良好的生物学功能。这项工作不仅在生物打印领域，而且在临床科学领域都展现了创新性的进步。 10 d细胞培养过程中细胞形态变化的图像：显示细胞在第0天呈球形，并随着细胞的扩散和增殖逐渐变成纺锤状或菱形。 徐教授和他的博士生赵文祥开发的生物打印平台是由固定基座、移动平台和三个相同的运动链组成的Delta机器人。为了尽可能地降低侵入性，它可以在进入患者体内时折叠起来，然后在开始生物打印操作之前展开。 他们用两种方式对系统进行了测试。首先，通过人胃和内窥镜的生物学模型，模拟该过程的插入和打印操作元素。其次，他们在细胞培养皿中进行了生物打印试验，以测试该设备在生物打印活细胞和修复创面的有效性。 两项测试的结果都十分有前景。经过10天的细胞培养，打印的细胞存活率高，增殖稳定，这表明打印的组织支架中的细胞具有良好的生物学功能。 生物打印实验设备 虽然这只是第一步，但这项研究已经证实了该概念在治疗胃壁损伤中的可行性。要使其完全实现，还需要做更多的工作，包括缩小生物打印平台的尺寸和开发生物墨水，未来的研究将集中在这些领域。 原始出处：Wenxiang Zhao and Tao Xu. Preliminary engineering for in situ in vivo bioprinting: a novel micro bioprinting platform for in situ in vivo bioprinting at a gastric wound site. Biofabrication. 12 August 2020 
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