Vedci z Univerzity v Novom Južnom Walese vyvinuli flexibilného robota, ktorý dokáže nanášať biomateriál priamo na tkanivá či orgány.
Robot F3DB. Zdroj: Thanh Do z UNSW
Inžinieri z Univerzity v Novom Južnom Walese (UNSW) vyvinuli prototyp zariadenia – mäkké robotické rameno, ktoré dokáže tlačiť živé bunky priamo na orgánoch a tkanivách vnútri ľudského tela.
3D tlač priamo vnútri tela
3D biotlač je proces, keď sa biomedicínske časti vyrábajú z takzvaného bioatramentu, pomocou ktorého vedia vedci vytvoriť prirodzené štruktúry podobné tkanivu. Biotlač sa používa predovšetkým na výskumné účely, ako je tkanivové inžinierstvo a pri vývoji nových liekov. Za normálnych okolností sa používajú veľké 3D tlačiarne na vytváranie náhradných biologických častí alebo pomôcok, ktoré sa potom chirurgicky implantujú do tela.
Tento zákrok nesie so sebou aj určité riziká, napríklad poranenia tkaniva a riziko infekcie. Biomateriály sú navyše mäkké a krehké štruktúry, môžu sa pri manipulácii a procese implantácie poškodiť. Ďalšou výzvou, ktorej 3D implantáty čelia, je riziko odmietnutia nového materiálu tkanivom. Biotlač priamo vnútri ľudského tela by však mohla všetky tieto nevýhody obísť.
Ohybný robot
Inžinieri z UNSW vyvinuli malé, flexibilné a mäkké robotické zariadenie, ktoré sa dá vložiť do tela ako endoskop, vďaka čomu môže aplikovať biomateriál priamo na povrch orgánov a tkanív. Zariadenie s názvom F3DB sa ovláda externe. Je zložené z flexibilného robotického ramena, na ktorého konci je nainštalovaná otočná hlava s aplikátorom, cez ktorý vychádza bioatrament. Hlava sa otáča do troch smerov a funguje veľmi podobne ako bežné stolové 3D tlačiarne. Mäkké robotické rameno s požadovanou dĺžkou sa ohýba a rotuje za pomoci hydrauliky.
„Náš prototyp sa dostane cez stiesnené priestory k ťažko dostupným miestam vďaka svojmu flexibilnému telu. Dokáže preto tlačiť viacvrstvové biomateriály rôznych veľkostí a tvarov priam hocikde,“ uvádza Thanh Nho Do, jeden z autorov štúdie publikovanej v časopise Advanced Science. Tlačová dýza je naprogramovaná tak, aby tlačila vopred určené tvary. Keď sa vyžaduje zložitejšia a neurčitá biotlač, možno ju ovládať manuálne.
Srdce vyrobené 3D tlačiarňou. Zdroj: iStockphoto.com
Zariadenie bude vedieť opraviť poranenia tráviaceho traktu
Vďaka 3D biotlači budú doktori schopní opraviť rany vnútri tela, napríklad poranenia žalúdočnej steny alebo poškodenia vnútri hrubého čreva. Najmenší prototyp F3DB má podobný priemer ako komerčné terapeutické endoskopy (približne 11 – 13 milimetrov), čiže je dostatočne úzky na to, aby sa dal vložiť do ľudského gastrointestinálneho traktu.
Po tom, ako F3DB dokončí svoju prácu v jednej časti, ho budú môcť lekári nasmerovať na iné miesto a začať proces znova. Zariadenie sa dá použiť na rôznych častiach ľudského tela vrátane celého povrchu orgánov, ako je hrubé črevo, žalúdok, srdce a močový mechúr.
Inžinieri testovali F3DB mimo tela na plochých a zakrivených povrchoch vrátane umelého hrubého čreva a na povrchu prasacej obličky. Dôležitým zistením bolo, že samotné bunky neboli ovplyvnené procesom tlače a po ich vytlačení bola väčšina z nich stále funkčná.
Okrem tlače biomateriálov funguje zariadenie, ktorému udelili dočasný patent, aj ako bežný endoskop, takže má vskutku multifunkčné využitie. Vedci plánujú teraz otestovať jeho praktické využitie in vivo na živých zvieratách a dúfajú, že v priebehu piatich až siedmich rokov uzrie svetlo sveta priamo na operačnom stole.
(JM)
