از طریق ما با همه چیزهایی که در دنیای شگفت انگیز AM اتفاق می افتد به روز باشید لینکدین انجمن.
انتشار: اسفند 15، 1401
بروزرسانی: 02 خرداد 1404مهندسان دانشگاه نیو ساوت ولز (UNSW)، سیدنی، یک بازوی رباتیک نرم مینیاتوری و انعطاف پذیر ساخته اند که می تواند برای پرینت سه بعدی مواد زیستی مستقیماً بر روی اندام های داخل بدن فرد استفاده شود. تحقیقات جدید از آزمایشگاه رباتیک پزشکی UNSW، به رهبری دکتر Thanh Nho Do و دکترای او. دانشجو، Mai Thanh Thai، با همکاری سایر محققان از UNSW از جمله پروفسور Scientia، Nigel Lovell، دکتر Hoang-Phuong Phan، و دانشیار Jelena Rnjak-Kovacina، به تفصیل در مقاله ای که در Advanced Science منتشر شده است.
منبعنازل هد چاپ F3DB را می توان به عنوان یک نوع اسکالپل الکتریکی برای علامت گذاری و سپس برش ضایعات سرطانی استفاده کرد.نازل چاپ را می توان برای چاپ اشکال از پیش تعیین شده برنامه ریزی کرد یا به صورت دستی در مواردی که به چاپ زیستی پیچیده یا نامشخص تر نیاز است، کار کرد. علاوه بر این، تیم از یک کنترل کننده مبتنی بر یادگیری ماشینی استفاده کرد که می تواند به فرآیند چاپ کمک کند.
بروزرسانی: 02 خرداد 1404
محققان UNSW دستگاهی ساخته اند که قادر به چاپ سه بعدی سلول های زنده بر روی اندام های داخلی است
Mai Thanh Thai گفت: «در مقایسه با ابزارهای جراحی آندوسکوپی موجود، F3DB توسعه یافته به عنوان یک ابزار آندوسکوپی یکپارچه طراحی شده است که از استفاده از ابزارهای قابل تغییر که معمولاً با زمان عمل طولانی تر و خطرات عفونت مرتبط هستند، اجتناب می کند».
این دستگاه دارای یک سر چاپ سه محوره است که مستقیماً روی نوک یک بازوی رباتیک نرم نصب شده است. این سر چاپ که از ماهیچه های مصنوعی نرم تشکیل شده است که به آن اجازه می دهد در سه جهت حرکت کند، بسیار شبیه به چاپگرهای سه بعدی رومیزی معمولی عمل می کند. بازوی رباتیک نرم به دلیل هیدرولیک می تواند خم شود و بپیچد و در هر طولی که لازم باشد ساخته می شود. سفتی آن را می توان با استفاده از انواع لوله ها و پارچه های الاستیک به خوبی تنظیم کرد.
کوچکترین نمونه اولیه F3DB تولید شده توسط تیم UNSW دارای قطری مشابه با آندوسکوپ های درمانی تجاری (تقریباً 11-13 میلی متر) است که به اندازه کافی کوچک است تا در دستگاه گوارش انسان وارد شود. با این حال، محققان می گویند که به راحتی می توان آن را حتی برای استفاده های پزشکی آینده کوچکتر کرد.
رباتیک نرم
در سراسر جهان، سرطان کولورکتال سومین علت شایع مرگ ناشی از سرطان است، اما برداشتن زودهنگام نئوپلازی کولورکتال منجر به افزایش حداقل 90 درصدی نرخ بقای 5 ساله بیمار می شود.
در حال حاضر، هیچ دستگاه تجاری موجودی وجود ندارد که بتواند پرینت زیستی سه بعدی در محل روی بافت ها/ اندام های داخلی دور از سطح پوست انجام دهد. پروفسور نایجل لاول، رئیس GSBmE و مدیر IHealthE، افزود: برخی دستگاه های اثبات مفهوم دیگر ارائه شده اند، اما استفاده از آنها در فضاهای پیچیده و محدود داخل بدن بسیار سخت تر و دشوارتر است.
[embed]https://www.youtube.com/watch?v=jfUNDTw6HXo[/embed]
تیم تحقیقاتی می گوید که، با توسعه بیشتر، و به طور بالقوه در عرض پنج تا هفت سال، این فناوری می تواند توسط متخصصان پزشکی برای دسترسی به مناطق صعب العبور در داخل بدن از طریق برش های کوچک پوست یا روزنه های طبیعی استفاده شود.
همچنین می توان آب را از طریق نازل هدایت کرد تا به طور همزمان خون و بافت اضافی را از محل تمیز کند، در حالی که می توان با پرینت سه بعدی فوری مواد زیستی مستقیماً در حالی که بازوی رباتیک در جای خود قرار دارد، بهبودی سریع تر انجام داد.
بیوپینتر سه بعدی انعطاف پذیر ما به این معنی است که مواد زیستی را می توان مستقیماً به بافت یا اندام های هدف با رویکردی کم تهاجمی تحویل داد… این سیستم پتانسیل بازسازی دقیق زخم های سه بعدی داخل بدن، مانند آسیب های دیواره معده یا آسیب و بیماری را ارائه می دهد. در داخل روده بزرگ... نمونه اولیه ما به لطف بدنه انعطاف پذیر خود می تواند مواد زیستی چندلایه با اندازه ها و شکل های مختلف را از طریق مناطق محدود و صعب العبور پرینت کند. رویکرد ما همچنین به محدودیت های قابل توجهی در پرینترهای زیستی سه بعدی موجود، مانند عدم تطابق سطح بین مواد زیستی پرینت سه بعدی و بافت ها/ اندام های هدف و همچنین آسیب های ساختاری در حین جابجایی، انتقال، و فرآیند حمل و نقل دستی می پردازد.
مرحله بعدی توسعه برای این سیستم، که یک پتنت موقت اعطا شده است، آزمایش in vivo بر روی حیوانات زنده برای نشان دادن کاربرد عملی آن است. محققان همچنین قصد دارند ویژگی های اضافی مانند دوربین یکپارچه و سیستم اسکن بلادرنگ را که می تواند توموگرافی سه بعدی بافت متحرک داخل بدن را بازسازی کند، پیاده سازی کنند.
منبع
تیم تحقیقاتی همچنین نشان داد که چگونه F3DB می تواند به طور بالقوه به عنوان یک ابزار جراحی آندوسکوپی یکپارچه برای انجام طیف وسیعی از عملکردها استفاده شود. آنها می گویند که این می تواند به ویژه در جراحی برای برداشتن برخی از سرطان ها، به ویژه سرطان کولورکتال، از طریق فرآیندی به نام تشریح آندوسکوپی زیر مخاطی (ESD) مهم باشد.
کار آنها منجر به تولید یک چاپگر زیستی سه بعدی انعطاف پذیر کوچکی شده است که این توانایی را دارد که دقیقاً مانند یک آندوسکوپ در بدن قرار داده شود و مستقیماً مواد زیستی چند لایه را روی سطح اندام ها و بافت های داخلی ارسال کند.
دکتر دو و تیمش دستگاه خود را در داخل یک روده مصنوعی آزمایش کرده اند و مواد مختلفی را با اشکال مختلف بر روی سطح کلیه خوک پرینت سه بعدی کرده اند.
[embed]https://www.youtube.com/watch?v=bvoxI7qkRfE[/embed]
دستگاه اثبات مفهوم، معروف به F3DB، دارای یک سر چرخشی بسیار قابل مانور است که جوهر زیستی را چاپ می کند، که به انتهای یک بازوی روباتیک مار مانند بلند و انعطاف پذیر متصل است، که همه آن ها به صورت خارجی کنترل می شوند.
دکتر دو، مدرس ارشد Scientia در دانشکده مهندسی بیومدیکال UNSW می گوید: «تکنیک های موجود پرینت زیستی سه بعدی مستلزم ساخت بیومواد در خارج از بدن هستند و کاشتن آن ها در یک فرد معمولاً نیاز به عمل جراحی باز بزرگ دارد که خطر عفونت را افزایش می دهد». (GSBmE) و موسسه مهندسی بهداشت بنیاد تایری (IHealthE).
برای نشان دادن بیشتر امکان پذیری این فناوری، تیم UNSW زنده مانی سلولی مواد زیستی زنده را پس از چاپ از طریق سیستم خود آزمایش کرد. آزمایش ها نشان داد که سلول ها تحت تأثیر این فرآیند قرار نگرفتند، و اکثر سلول ها پس از چاپ زنده بودند. سپس سلول ها تا هفت روز بعد به رشد خود ادامه دادند و یک هفته پس از چاپ چهار برابر تعداد سلول ها مشاهده شد.
یک ابزار جراحی آندوسکوپی یکپارچه
توانایی انجام چنین روش های چند منظوره در روده خوک نشان داده شد و محققان می گویند نتایج نشان می دهد که F3DB یک نامزد امیدوارکننده برای توسعه آینده یک ابزار جراحی آندوسکوپی یکپارچه است.