医疗机器人

　　近日，澳大利亚悉尼新南威尔士大学的研究人员表示，他们开发出了一种微型手术机器人手臂，可以直接在人体器官上3D打印生物材料。这种设备目前被称为F3DB，可以像内窥镜一样进入人体，将生物材料输送到内部器官和组织的表面，并进行3D打印。

　　新南威尔士大学的研究人员公布了一款名为F3DB的原型设备——一款用于3D生物打印的灵活机动的外科手术机械手。这种设备可以直接将3D活细胞打印到内脏器官上，并可能用作多合一的内窥镜手术工具。

　　新南威尔士大学医疗机器人实验室的博士ThanhNhoDo和博士MaiThanhThai共同开发了这项研究。NigelLovell教授、Hoang-PhuongPhan博士和JelenaRnjak-Kovacina副教授合作完成了这项研究，并发表在《高级科学》杂志上。

　　F3DB可以像内窥镜一样进入人体，直接将多层生物材料输送到内部器官和组织的表面。F3DB具有用于打印生物墨水的高度可操作的旋转头。它与一个长而灵活的机械臂的末端相连，机械臂由外部控制。

　　研究人员认为，在五到七年内，随着进一步的发展，医疗专业人员可以利用他们的技术通过皮肤小切口或天然毛孔进入人体。体内难以接近的地区。研究人员已经在人造结肠中进行了早期测试。他们还在猪的肾脏表面3D打印了各种形状不同的材料。

　　▲悉尼新南威尔士大学研发的微型柔性3D生物打印机，可以在猪的肾脏表面3D打印出各种不同形状的材料。

　　#传统3D生物打印机的局限性

　　ThanhNhoDo博士表示，这种方法解决了现有3D生物打印机的局限性，如表面不匹配和结构损坏。F3DB为精确三维伤口重建提供了新的方向，有望用于胃壁损伤或结肠损伤等疾病的治疗。

　　▲thahnhodo博士(右)

　　凭借其灵活的身体，该原型可以在狭窄和难以接近的空间内3D打印各种生物材料。

　　此外，他还表示:“现有的3D生物打印技术需要在体外制造生物材料，并植入人体。体内通常需要大规模的开放手术，增加了感染的风险。我们灵活的3D生物打印机意味着生物材料可以以微创的方式直接输送到目标组织或器官。"

　　F3DB的直径和目前商业化的治疗内窥镜差不多，大约11-13mm。该装置小到足以进入人类的胃肠道。研究人员表示，他们将继续缩小机械臂的尺寸。

　　NigelLovell教授说:“目前，还没有商用设备可以对远离皮肤表面的内部组织或器官进行原位3D生物打印。已经提出了其他概念验证模型，但是它们相当死板。体内复杂狭窄的空间也很难使用。"

　　#F3DB软机器人装置的特点

　　F3DB包括一个直接安装在软机器人手臂顶部的三轴打印头。头部有柔软的人造肌肉，可以向三个方向运动。

　　柔软的机械臂使用液压系统来弯曲和扭转。研究人员可以通过各种弹性管和织物调整机械手的长度，微调其硬度。

　　研究人员表示，他们可以对喷嘴进行编程，以打印出预定的形状。必要时还可以手动操作，进行更复杂的生物打印。该团队引入了一种基于机器学习的控制器来辅助打印。

　　为了证明可行性，新南威尔士大学的团队在打印后测试了活体生物材料的细胞活力。实验表明，这个过程对细胞没有影响。大多数细胞在打印后是活的，并在接下来的七天内继续生长。研究人员观察到，打印一周后，细胞体积增加了四倍。

　　#一体化内窥镜手术平台

　　研究人员表示，F3DB可以成为一个一体化的内窥镜手术平台，可以进行一些癌症切除手术(如结直肠癌)。机械臂的打印头可以作为“电手术刀”来操作，标记和切除癌症病灶。医生也可以通过喷嘴将水引入手术部位，以清洗血液和多余的组织。

　　上述功能已在猪肠中得到验证。

　　MaiThanhThai说:“与现有的内窥镜手术器械相比，F3DB将成为一种多功能一体的内窥镜，这将减少手术过程中器械的更换，有助于降低感染风险，节省手术时间。”

　　在下一阶段，该团队计划对活体动物进行研究。体内实验。该技术已获得临时专利，并计划引入更多功能，如添加集成摄像头和实时扫描系统。体内通过三维断层扫描对组织进行扫描和重建。