Zespół naukowców z McGill University opracował przełomowe narzędzie chirurgiczne – najmniejszą biodrukarkę 3D na świecie, inspirowaną trąbą słonia. Urządzenie o średnicy zaledwie 2,7 mm umożliwia precyzyjne dostarczanie hydrożeli bezpośrednio do uszkodzonych strun głosowych, co może całkowicie zmienić sposób leczenia pacjentów po operacjach w obrębie krtani. Innowacyjna technologia może w przyszłości znacząco ograniczyć powikłania po zabiegach, takie jak zwłóknienie tkanek czy utrata głosu.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak działa najmniejszy na świecie robot do biodruku 3D i jakie ma zastosowanie kliniczne.
- Dlaczego jego konstrukcja inspirowana trąbą słonia pozwala na precyzyjne działanie w gardle.
- Jakie korzyści dla pacjentów po operacji strun głosowych daje precyzyjne dostarczanie hydrożeli.
- Na jakim etapie są badania i kiedy możliwe będzie zastosowanie robota w praktyce klinicznej.
Inżynieria inspirowana anatomią słonia
Miękki robot stworzony przez inżynierów biomechanicznych i chirurgów z McGilla to urządzenie, którego konstrukcja naśladuje trąbę słonia – elastyczną, sterowaną kablem strukturę zdolną do precyzyjnych i przewidywalnych ruchów. Głowica drukująca o średnicy 2,7 mm umieszczona jest na końcu „pnia” podłączonego do modułu sterującego montowanego na mikroskopie chirurgicznym. Dzięki temu chirurg może ręcznie kontrolować urządzenie w czasie rzeczywistym w ograniczonej przestrzeni gardła pacjenta.
Nasze urządzenie zostało zaprojektowane nie tylko z myślą o dokładności i jakości druku, ale także o wygodzie chirurgów – mówi Swen Groen, inżynier biomedyczny i pierwszy autor badania.Nasze urządzenie zostało zaprojektowane nie tylko z myślą o dokładności i jakości druku, ale także o wygodzie chirurgów – mówi Swen Groen, inżynier biomedyczny i pierwszy autor badania.
Nowa jakość w chirurgii strun głosowych
Zaburzenia głosu wymagające leczenia chirurgicznego – takie jak torbiele, narośla czy zmiany nowotworowe – występują u 3–9% populacji. Po operacji wielu pacjentów doświadcza sztywności fałdów głosowych spowodowanej zwłóknieniem. Standardowo stosuje się iniekcje hydrożelowe, które mają przyspieszyć regenerację tkanek i zapobiec powstawaniu blizn. Niestety, technika iniekcji w tak wąskiej przestrzeni jak gardło jest trudna do precyzyjnego wykonania.
Zaprojektowany przez zespół z McGilla miniaturowy robot medyczny drukuje hydrożel na bazie kwasu hialuronowego cienkimi liniami o szerokości 1,2 mm. System umożliwia chirurgowi wykonywanie złożonych kształtów w obrębie 20-milimetrowego pola roboczego, co pozwala na precyzyjną rekonstrukcję tkanek bez zakłócania pola widzenia.
To urządzenie jest tak imponujące między innymi dlatego, że zachowuje się przewidywalnie, mimo że w zasadzie jest wężem ogrodowym – powiedziała Audrey Sedal, współautorka badania.
Skuteczność potwierdzona w testach laboratoryjnych
Aby zademonstrować możliwości robota, naukowcy wykorzystali go do ręcznego „rysowania” kształtów – takich jak spirale, serca i litery – na płaskich powierzchniach. Następnie przetestowano jego działanie na syntetycznych fałdach głosowych wykorzystywanych w szkoleniach chirurgicznych. Robot zdołał dokładnie odtworzyć strukturę tkanek, imitując uszkodzenia powstałe po chirurgicznym usunięciu zmian.
Na początku myślałem, że to nie będzie wykonalne. Stworzenie elastycznego robota o rozmiarach mniejszych niż 3 mm wydawało się niemożliwym zadaniem – przyznaje Luc Mongeau, starszy autor badania.
Perspektywy kliniczne i przyszłość technologii
Aktualnie robot jest sterowany ręcznie, ale zespół pracuje nad wdrożeniem funkcji półautonomicznych, które jeszcze bardziej zwiększą precyzję i bezpieczeństwo zabiegów. Kolejnym etapem będzie przetestowanie biodrukarki w modelach zwierzęcych, a następnie – po uzyskaniu zgód regulacyjnych – rozpoczęcie badań klinicznych u ludzi.
Staramy się przenieść to na grunt kliniczny – mówi Mongeau. Kolejnym krokiem będzie przetestowanie tych hydrożeli na zwierzętach, co – mamy nadzieję – doprowadzi nas do badań klinicznych na ludziach, które pozwolą nam sprawdzić dokładność, użyteczność i skuteczność biodrukarki i hydrożelu.
Jeśli technologia okaże się skuteczna w warunkach klinicznych, może stać się podstawą nowej generacji mikrochirurgii – mniej inwazyjnej, bardziej precyzyjnej i opartej na regeneracji tkanek w miejscu ich usunięcia.
👉 Wyniki oraz opis badań znajdziesz pod tym linkiem: https://www.cell.com/device/fulltext/S2666-9986(25)00286-8
Główne wnioski
- Najmniejszy robot do biodruku 3D, opracowany przez Uniwersytet McGilla, ma średnicę zaledwie 2,7 mm i umożliwia precyzyjne drukowanie hydrożeli bezpośrednio na strunach głosowych.
- Konstrukcja robota została zainspirowana trąbą słonia, co zapewnia elastyczność, przewidywalność ruchu i ręczne sterowanie w czasie rzeczywistym w polu operacyjnym o szerokości 20 mm.
- Technologia ma potencjał znacznego zmniejszenia ryzyka zwłóknienia po operacjach i ułatwienia odbudowy tkanek u pacjentów z uszkodzeniami głosu.
- Trwają przygotowania do testów na zwierzętach i planowane są badania kliniczne, które mają potwierdzić skuteczność i bezpieczeństwo technologii u ludzi.
Źródło:
- Device
- McGill University
