Инспирирани од сурлата на слонот, истражувачи од Универзитетот Мекгил изградија флексибилен биопринтер кој се вклопува во човечкото грло за да ги реконструира гласните набори. Тимот од биомеханички инженери и хирурзи создаде мек робот за 3Д печатење кој би можел да ја трансформира хирургијата на гласните жици. Дизајниран да испорачува хидрогелови директно на оштетеното ткиво, уредот е со дијаметар од само 2,7 милиметри, што го прави најмалиот биопринтер пријавен.
Студијата детално објаснува како оваа флексибилна алатка контролирана од хирург може да им помогне на пациентите да го вратат својот глас по операцијата со реконструкција на деликатните вокални ткива попрецизно од кога било досега. Операциите на гласните жици често ги оставаат пациентите со вкочанети, оштетени вокални набори што го отежнуваат говорот. Помеѓу 3% и 9% од луѓето имаат нарушен глас поради цисти, израстоци или рак, кои бараат хируршко отстранување.
Хирурзите обично инјектираат хидрогелови за да спречат лузни, но инјекциите тешко се контролираат во тесното грло.
Тука се вклучи тимот на Универзитетот Мекгил. „Нашиот уред е дизајниран не само за прецизност и квалитет на печатење, туку и за употребливост од страна на хирурзите“, вели Свен Грон, биомедицински инженер и прв автор на студијата.
„Неговиот компактен и флексибилен дизајн се интегрира со стандардните хируршки работни процеси и обезбедува рачна контрола во реално време во ограничена работна средина.“
Истражувачите имале за цел да создадат минијатурен принтер што би можел да се вклопи во грлото на пациентот без да го блокира погледот на хирургот. Постојните биопринтери за црниот дроб и дебелото црево биле премногу гломазни за толку деликатна средина. На почетокот дури и научниците се сомневале дека тоа може да се направи.
„На почетокот мислев дека ова нема да биде изводливо – ми се чинеше како невозможен предизвик да се направи флексибилен робот со големина помала од 3 мм“, вели главниот автор Лук Монго.
За да се постигне овој пробив, тимот црпел инспирација од неверојатен извор – сурлата на слонот. Главата за печатење ја имитира својата флексибилна структура контролирана со кабел. Млазницата се наоѓа на врвот на тенка „сурла“, која се поврзува со контролен модул монтиран на хируршки микроскоп. Роботот екструдира хидрогел базиран на хијалуронска киселина во фини линии од 1,2 мм. Хирурзите можат рачно да го контролираат во реално време низ работен простор од 20 мм, постигнувајќи прецизни, повторувачки движења.
„Дел од она што го прави овој уред толку импресивен е тоа што се однесува предвидливо, иако во суштина е градинарско црево“, вели коавторката Одри Седал. „И ако некогаш сте виделе градинарско црево, знаете дека кога ќе почнете да пуштате вода низ него, тоа полудува.“
Истражувачите го тестирале системот со рачно „цртање“ форми како што се спирали, срца и букви. Потоа, го користеле за да достават хидрогел до синтетички гласни набори што се користат во хируршката обука. Роботот прецизно ја реконструирал геометријата на наборите, реплицирајќи ги вистинските дефекти на ткивото предизвикани од отстранување на лезии или делумна реконструкција.
Во моментот хирурзите го ракуваат уредот рачно, но тимот планира да додаде полуавтономни карактеристики. „Се обидуваме да го пренесеме ова во клиниката. Следниот чекор е тестирање на овој робот кај животни и се надеваме дека тоа ќе нè доведе до клинички испитувања кај луѓе за да ја тестираме точноста, употребливоста и клиничките исходи на биопринтерот и хидрогелот.“
Доколку е успешен, овој робот со големина на дланка би можел да означи ново поглавје во микрохирургијата – поглавје каде што изгубените гласови се обновуваат, еден слој одеднаш.
Студијата е објавена во списанието Device.
(Interesting Engineering)
(фото: Cancer Rehab)
