可攝入設(shè)備或能幫助患者從內(nèi)部愈合打印機 。

當(dāng)人們聽到“生物打印機”一詞時，腦海中通常會浮現(xiàn)出在明亮實驗室里嗡嗡作響的笨重臺式設(shè)備打印機 。但洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院工程學(xué)院的研究人員正在徹底改變這一印象，他們研制出了號稱全球首款藥丸大小的“可攝入生物打印機”。

通過利用磁力和紅外激光，研究人員演示了如何遠程引導(dǎo)一個膠囊（約等于一粒大號處方藥丸的大小）移動至胃腸道的潰瘍處打印機 。就位后，打印機會釋放活體“生物墨水”以促進健康細胞修復(fù)。早期測試表明，這種微型生物打印機有助于愈合胃腸組織損傷，甚至可能封住出血點，且完全無需侵入性手術(shù)。研究人員表示，盡管仍處于測試初期，該模型有望成為全新非侵入性治療模式的“基礎(chǔ)”。

這項研究詳情本周發(fā)表于《先進科學(xué)》期刊打印機 。

“通過將原位生物打印機的原理與智能膠囊的藥物釋放概念相結(jié)合，我們得以構(gòu)想出一類新型設(shè)備：藥丸大小、可吞咽的生物打印機打印機 。”先進制造技術(shù)實驗室負責(zé)人維韋克·蘇布拉馬尼安在一份聲明中表示。

設(shè)計果凍豆大小的打印機

可攝入生物打印機的構(gòu)想源于胃腸道疾病治療領(lǐng)域的重大瓶頸打印機 。2019年全球約256萬人死于這類疾病，其中許多與炎癥性腸病和潰瘍性結(jié)腸炎相關(guān)?，F(xiàn)有治療方案通常側(cè)重于控制癥狀而非解決根源問題——即潛在的組織損傷。這是因為手術(shù)修復(fù)這類損傷往往需要侵入性操作，但開腹手術(shù)并非小手術(shù)，通常涉及具有潛在風(fēng)險的麻醉，并會顯著增加感染概率。

若有一種療法能從內(nèi)部修復(fù)組織呢？這正是藥丸大小生物打印機的用武之地打印機 。首先需要厘清術(shù)語：研究者在論文中將生物打印機定義為“本質(zhì)上是一種沿至少兩個軸移動以排列生物材料的受控分配器”?；谶@一定義，他們研制出彈簧驅(qū)動型生物墨水膠囊，并將其命名為“磁腔內(nèi)沉積系統(tǒng)”。

該系統(tǒng)的設(shè)計原理酷似圓珠筆的彈簧結(jié)構(gòu)打印機 。膠囊內(nèi)填充海藻提取的“生物墨水”，部署后可形成健康細胞生長的支架。通過內(nèi)部彈簧推進墨水釋放（類似按壓圓珠筆出墨的機制），彈簧隨后復(fù)位。研究人員表示，完成打印后醫(yī)生可用磁導(dǎo)系統(tǒng)“經(jīng)同一口腔路徑”收回膠囊。

該系統(tǒng)的創(chuàng)新性在于整個流程無需任何內(nèi)置電子設(shè)備或連接體外的線纜打印機 。植入膠囊的小型磁鐵允許手術(shù)室中的外部機械臂“駕駛”打印機抵達目標位置。就位后，醫(yī)生從體外近紅外激光照射即可激活彈簧裝置。

墨水排出后會在損傷組織周圍按預(yù)設(shè)軌跡覆蓋，確保最大化保護打印機 。對于潰瘍創(chuàng)面，墨水既能隔絕胃液侵蝕，還可混合藥物加速愈合。研究團隊在模擬胃組織的人工潰瘍上進行了測試，并模擬出血場景進行驗證。結(jié)果顯示，這款可攝入生物打印機能擠出密封劑誘導(dǎo)凝血，有效閉合模擬出血點。

“在受控實驗室環(huán)境中，我們負載細胞的生物墨水能保持結(jié)構(gòu)完整性超過16天，這表明其有潛力作為‘微生物反應(yīng)器’，通過釋放生長因子募集新細胞促進傷口愈合打印機 ?！辈┦可＝堋ゑR諾哈蘭在聲明中介紹。

突破腸道應(yīng)用的邊界

研究人員期待這種新型治療遞送方法未來能應(yīng)用于多種疾病的治療——不僅限于胃腸道疾病，還包括其他原本需要侵入性手術(shù)的病癥打印機 。他們正計劃將測試范圍擴展至腹腔外的血管及其他組織，這可能需要為膠囊配備更強磁體以擴大操控范圍。

但目前尚未明確這種生物打印機技術(shù)何時（或能否）進入公眾醫(yī)療領(lǐng)域打印機 。仍需進行人體臨床試驗，且即使成功，距離成為可靠治療選項仍有漫漫長路。盡管如此，研究團隊堅信該系統(tǒng)“為非侵入性生物打印技術(shù)的未來發(fā)展奠定了核心工程原理”。

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