胃壁損傷是常見的消化道問題,世界上約有12%的人口患有不同程度的損傷。而如果不及時治療,胃壁上的開放性傷口可能會導致嚴重后果,有時則需要手術。
現在,清華大學的研究人員通過使用微型機器人結合“原位體內生物打印”的新概念旨在體內進行組織修復,其研究成果已發表在期刊biofabrication上,這朝著治療胃壁損傷的新方法再進一步,也為生物打印領域建立了概念驗證。
生物打印,即將新細胞直接輸送到傷口部位以修復組織,是一種傷口修復的潛力巨大的方法。但是,傳統的生物打印技術更側重于外部站點。而生物打印機通常非常大,并且在沒有侵入性手術的情況下不能應用于內部組織修復以為打印操作提供足夠的空間。
為了克服這個問題,研究人員開發了一種微型機器人,它能通過內窺鏡進入人體,在體內進行組織修復。該微型機器人是一種由固定基座,移動平臺和三條相同運動鏈組成的三角機器人。為了盡可能微創,它可以在進入患者身體時向下折疊,然后在開始生物打印操作之前展開。
研究人員表示,可以在微型機器人手臂引導一個管,擠出兩種類型的水凝膠生物墨水,其中一種含有人胃上皮細胞,另一種含有人胃平滑肌細胞。它們沉積在兩個獨立的層中,以形成覆蓋傷口的支架。
隨后,研究人員用兩種方式測試了這個系統。首先,用人胃和內窺鏡的生物模型來模擬該過程的插入和打印操作元件。其次,研究人員在細胞培養皿中進行了生物打印測試,以測試該裝置在生物打印活細胞和修復傷口方面的有效性。
兩項測試都顯示出有希望的結果。10天的細胞培養表明,印刷的細胞保持高活力和穩定的增殖,這也表明印刷的組織支架中細胞具有良好的生物學功能。
雖然這只是微型機器人原位修復胃壁損傷的第一步,但這項研究證實了這一概念治療胃壁損傷的可行性,當然,研究人員還需要做更多的工作來實現它,,比如進一步小型化機器人的印刷平臺,完善生物油墨,但最后的應用已經可期。
來源:陳根
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