可攝入設(shè)備或能幫助患者從內(nèi)部愈合打印機(jī) 。

當(dāng)人們聽(tīng)到“生物打印機(jī)”一詞時(shí)，腦海中通常會(huì)浮現(xiàn)出在明亮實(shí)驗(yàn)室里嗡嗡作響的笨重臺(tái)式設(shè)備打印機(jī) 。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(hào)稱全球首款藥丸大小的“可攝入生物打印機(jī)”。

通過(guò)利用磁力和紅外激光，研究人員演示了如何遠(yuǎn)程引導(dǎo)一個(gè)膠囊（約等于一粒大號(hào)處方藥丸的大?。┮苿?dòng)至胃腸道的潰瘍處打印機(jī) 。就位后，打印機(jī)會(huì)釋放活體“生物墨水”以促進(jìn)健康細(xì)胞修復(fù)。早期測(cè)試表明，這種微型生物打印機(jī)有助于愈合胃腸組織損傷，甚至可能封住出血點(diǎn)，且完全無(wú)需侵入性手術(shù)。研究人員表示，盡管仍處于測(cè)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(xiàng)研究詳情本周發(fā)表于《先進(jìn)科學(xué)》期刊打印機(jī) 。

“通過(guò)將原位生物打印機(jī)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(jī)打印機(jī) ?！毕冗M(jìn)制造技術(shù)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人維韋克·蘇布拉馬尼安在一份聲明中表示。

設(shè)計(jì)果凍豆大小的打印機(jī)

可攝入生物打印機(jī)的構(gòu)想源于胃腸道疾病治療領(lǐng)域的重大瓶頸打印機(jī) 。2019年全球約256萬(wàn)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(wèn)題——即潛在的組織損傷。這是因?yàn)槭中g(shù)修復(fù)這類損傷往往需要侵入性操作，但開(kāi)腹手術(shù)并非小手術(shù)，通常涉及具有潛在風(fēng)險(xiǎn)的麻醉，并會(huì)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(jī)的用武之地打印機(jī) 。首先需要厘清術(shù)語(yǔ)：研究者在論文中將生物打印機(jī)定義為“本質(zhì)上是一種沿至少兩個(gè)軸移動(dòng)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(dòng)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(jì)原理酷似圓珠筆的彈簧結(jié)構(gòu)打印機(jī) 。膠囊內(nèi)填充海藻提取的“生物墨水”，部署后可形成健康細(xì)胞生長(zhǎng)的支架。通過(guò)內(nèi)部彈簧推進(jìn)墨水釋放（類似按壓圓珠筆出墨的機(jī)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(gè)流程無(wú)需任何內(nèi)置電子設(shè)備或連接體外的線纜打印機(jī) 。植入膠囊的小型磁鐵允許手術(shù)室中的外部機(jī)械臂“駕駛”打印機(jī)抵達(dá)目標(biāo)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(huì)在損傷組織周圍按預(yù)設(shè)軌跡覆蓋，確保最大化保護(hù)打印機(jī) 。對(duì)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(tuán)隊(duì)在模擬胃組織的人工潰瘍上進(jìn)行了測(cè)試，并模擬出血場(chǎng)景進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果顯示，這款可攝入生物打印機(jī)能擠出密封劑誘導(dǎo)凝血，有效閉合模擬出血點(diǎn)。

“在受控實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，我們負(fù)載細(xì)胞的生物墨水能保持結(jié)構(gòu)完整性超過(guò)16天，這表明其有潛力作為‘微生物反應(yīng)器’，通過(guò)釋放生長(zhǎng)因子募集新細(xì)胞促進(jìn)傷口愈合打印機(jī) ?！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(lái)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(jī) 。他們正計(jì)劃將測(cè)試范圍擴(kuò)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(qiáng)磁體以擴(kuò)大操控范圍。

但目前尚未明確這種生物打印機(jī)技術(shù)何時(shí)（或能否）進(jìn)入公眾醫(yī)療領(lǐng)域打印機(jī) 。仍需進(jìn)行人體臨床試驗(yàn)，且即使成功，距離成為可靠治療選項(xiàng)仍有漫漫長(zhǎng)路。盡管如此，研究團(tuán)隊(duì)堅(jiān)信該系統(tǒng)“為非侵入性生物打印技術(shù)的未來(lái)發(fā)展奠定了核心工程原理”。

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