أصغر طابعة حيوية ثلاثية الأبعاد في العالم يمكنها تجديد الحبال الصوتية

ابتكر المهندسون الحيويون طابعة حيوية ثلاثية الأبعاد فريدة من نوعها قادرة على توصيل الهلاميات المائية العلاجية مباشرة إلى الحبال الصوتية. قطر الجهاز 2.7 ملم فقط مما يجعله أصغر طابعة حيوية للعمليات الجراحية الداخلية في العالم. ونشرت النتائج في المجلة جهاز.

يقول مهندس الطب الحيوي إبراهيم أوزبولات: “هذه هي المرة الأولى التي أرى فيها طابعة حيوية مناسبة للأحبال الصوتية. تعالج الطباعة الحيوية عادةً عيوب الجلد من الخارج، لكن العمل داخل الجسم كان دائمًا يمثل تحديًا”.

بعد إزالة الأكياس أو الأورام، قد تصبح الحبال الصوتية متندبة، مما يجعل من الصعب التحدث. تساعد حقن الهيدروجيل على سرعة الشفاء من خلال توفير سقالة لنمو الأنسجة الجديدة، ولكن المساحة الضيقة في الحلق تجعل من الصعب على الجراحين حقن المادة بدقة. تسمح الطابعة الحيوية الجديدة بتطبيق الهيدروجيل مباشرة على المناطق المتضررة، وتكرار الهندسة الطبيعية للطيات الصوتية ومنع تكوين ندبات صلبة.

استوحى المهندسون تصميمهم من خرطوم الفيل

الميزة الرئيسية للجهاز هي “الذراع” المرنة التي تتحرك مثل خرطوم الفيل. استوحى المهندسون الإلهام من الطبيعة: يجمع صندوق السيارة بين الدقة والحركات السلسة، وهو ما كان مثاليًا لطابعة حيوية مصغرة. يقع رأس الطباعة في نهاية “ذراع” رفيع ومتصل بوحدة التحكم في المجهر الجراحي. يتيح لك النظام تطبيق هيدروجيل يدويًا بسمك 1.2 مم فقط، مع اتباع شكل الطيات الصوتية حتى في مساحة محدودة يبلغ قطرها 20 مم.

كان قطر النموذج الأولي الأول 8 ملم، ولكن تم تقليل هذا القطر بحيث يمكن تركيب الجهاز من خلال منظار داخلي يبلغ قطره سنتيمترًا واحدًا يستخدم في العمليات.

يقول المهندس سفين جروين: “لقد استغرق تقليص الحجم معظم الوقت”.

تم إجراء الاختبار على الحبال الصوتية الاصطناعية: حيث قام النظام “برسم” الحلزونات والقلوب والحروف، ثم تم التحقق من دقة توصيل هيدروجيل يحاكي أنسجة الطيات الصوتية البشرية.

التشغيل والإدارة

حاليًا، يتم التحكم في الطابعة الحيوية يدويًا عبر وحدة تحكم، مما يسمح للجراح بالتحكم الدقيق في كل حركة.

“جزء مما يجعل الجهاز مثيرًا للإعجاب هو أنه يتصرف بشكل يمكن التنبؤ به، على الرغم من أنه يشبه خرطوم الحديقة بشكل أساسي”، تشرح المؤلفة المشاركة أودري سيدال.

ومن المخطط في المستقبل تقديم وظائف شبه مستقلة: سيكون الجهاز قادرًا على اتباع مسار طباعة محدد مسبقًا استنادًا إلى صورة المجال الجراحي. سيؤدي ذلك إلى تقليل عبء العمل على الجراح وزيادة دقة تطبيق الهيدروجيل.

الهلاميات المائية ودورها

يحاكي هيدروجيل حمض الهيالورونيك الأنسجة الرخوة في الحبال الصوتية، مما يدعم نمو الأنسجة الجديدة ويقلل من خطر التندب. يمكن للجهاز تطبيق هيدروجيل بأنماط دقيقة، مما يؤدي إلى إنشاء طبقات تتبع الطيات الطبيعية للأحبال الصوتية. يتيح لك الضبط الدقيق لسرعة التغذية وسمك الخط محاكاة البنية المجهرية للأنسجة، وهو أمر بالغ الأهمية لاستعادة الوظائف الصوتية.

المرحلة التالية من البحث هي اختبار الهلاميات المائية على الحيوانات استعدادًا للتجارب السريرية على البشر. ويفكر الفريق في استخدام الجهاز في مناطق جراحية أخرى تتطلب التحكم الدقيق في الأدوات في الأماكن الضيقة، على سبيل المثال. للجراحة المجهرية للأذن أو البلعوم الأنفي.

إذا أثبتت هذه التقنية فعاليتها، فيمكنها الدخول في عصر جديد من جراحة الأحبال الصوتية المجهرية، مما يسمح بإصلاح الأنسجة التالفة طبقة تلو الأخرى وإعادة المرضى إلى صوتهم الطبيعي.