全球最小3D生物打印机器人可输送水凝胶修复受损声带

受象鼻启发，麦吉尔大学研究人员研发出可置入人体喉部的柔性生物打印机，用于重建声带。

由生物力学工程师与外科医生组成的团队开发出一款能变革声带手术的3D打印软体机器人。

这款专为向受损组织精准输送水凝胶设计的装置，直径仅2.7毫米，成为目前报道过的最小生物打印机。

研究详述了这款由外科医生操控的柔性工具，如何通过前所未有的精准重建精密声带组织，帮助患者术后恢复发声能力。

声带手术常导致患者声带僵硬瘢痕化，造成发声困难。约3%-9%的人群因需手术切除的囊肿、增生或肿瘤而出现嗓音障碍。

传统手术中，医生虽会注射水凝胶防止瘢痕形成，但在狭窄喉腔内难以精确控制注射过程。

麦吉尔大学团队由此突破困境。"我们的设备不仅注重精度与打印质量，更兼顾外科医生的操作体验，"该研究第一作者、生物医学工程师斯温·格伦表示，"其紧凑柔性设计既能适配标准手术流程，又能在受限空间内实现实时手动控制。"

研究人员旨在打造能置入患者喉部且不遮挡手术视野的微型打印机。现有用于肝脏和结肠的生物打印机在此精密环境中显得过于笨重。

最初连科研人员都认为难以实现。"我起初觉得这不可行 —— 制造小于3毫米的柔性机器人如同天方夜谭，"资深作者吕克·蒙戈坦言。

仿生象鼻的工程灵感

为实现突破，团队从出人意料的灵感源泉 —— 象鼻中汲取创意。

打印头模拟象鼻的柔性缆控结构。喷嘴位于纤细"象鼻"顶端，连接于手术显微镜上的控制模块。

机器人可挤出1.2毫米精细线条的透明质酸水凝胶。医生能在20毫米工作范围内实时手动控制，实现精准可重复的运动。

"该设备最令人惊叹之处在于，即便它本质上是根软管，运动轨迹却完全可控，"合著者奥黛丽·塞达尔解释道，"见过花园水管的人都知道，通水时软管会疯狂摆动。"

研究人员通过手动"绘制"螺旋线、心形及字母测试系统性能，随后在手术训练用合成声带上进行水凝胶输送实验。

机器人精准重建了声带几何形态，成功复现病灶切除或部分重建导致的真实组织缺损。

迈向临床应用

目前该设备需医生手动操作，但团队计划增加半自动功能。"我们正努力推动临床转化，"蒙戈表示，"下一步将在动物体内测试水凝胶，最终有望开展人体临床试验，验证生物打印机与水凝胶的精准性、实用性及临床效果。"

若研发成功，这款掌心大小的机器人或将为显微外科开启新纪元 —— 用层层堆叠的技术重建失落的嗓音。

该研究已发表于《Device》期刊。

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