Ingenieurs van de Universiteit van New South Wales in Sydney, Australië, hebben een kleine, flexibele robotarm ontwikkeld die materialen rechtstreeks kan 3D-printen op het oppervlak van organen in het lichaam van een levende persoon.

Het apparaat werkt als een endoscoop en kan naar een specifieke plaats in het lichaam van de patiënt gestuwd worden om lagen van speciale biomaterialen aan te brengen om weefsel te herstellen, wonden te reinigen en zelfs precieze incisies te maken.

“Bestaande 3D-bioprintingtechnieken vereisen dat de biomaterialen buiten het lichaam worden vervaardigd en voor implantatie in een persoon is meestal een open operatie nodig die het risico van infectie verhoogt”, zo zegt dr. Thanh Nho Do, professor biomedische techniek in een communiqué.

Dr. Thanh Nho Do en doctorandus Mai Thanh Thai hebben samen met andere onderzoekers van de UNSW een nieuwe bioprintmethode ontwikkeld. Professor Nigel Lovell, dr. Hoang-Phuong Phan en professor Jelena Rnjak-Kovacina werkten samen aan het onderzoek dat gepubliceerd werd in Advanced Science.

“Onze flexibele 3D-bioprinter maakt het mogelijk biomaterialen rechtstreeks in het doelweefsel of de organen aan te brengen met een minimaal invasieve benadering. Zo kunnen we letsels in de maagwand of beschadigingen en pathologie in de dikke darm, nauwkeurig reconstrueren."

Dit is niet de eerste in vivo 3D-printer ooit. In 2020 ontwikkelde een groep Chinese onderzoekers een micro robot die gebruikt kan worden om maagzweren te ‘herstellen’, om maar één voorbeeld te geven. 

Maar Do en zijn collega's zeggen dat hun robot de mogelijkheden op verschillende manieren verbetert. Ten eerste is de robot klein, met een diameter van minder dan 1,5 cm. Hij kan ook buigen en draaien, zoals te zien is in de demonstratievideo.

Tot dusver heeft het team het concept getest in een kunstmatige dikke darm en experimenten uitgevoerd met het printen van verschillende vormen op het oppervlak van een varkensnier die uit het varken was verwijderd.

Naast het bio-printen van materialen zou de robot ook kunnen worden gebruikt om bepaalde soorten tumoren te verwijderen met behulp van een ‘elektrische scalpel’, een naaldachtig instrument dat incisies kan maken met behulp van kleine elektrische ontladingen. Door het mondstuk gepompt water zou ook kunnen worden gebruikt om bloed en overtollig weefsel te verwijderen.

Deze verschillende instrumenten zouden tegelijkertijd kunnen worden gebruikt, zo stellen de onderzoekers, “waardoor het ultieme 'alles-in-één' instrument ontstaat dat het gebruik van verwisselbare instrumenten vermijdt, die normaal worden geassocieerd met langere proceduretijden en infectierisico's”, aldus Mai Thanh Thai. De onderzoekers zijn ook van plan om extra functies te implementeren, zoals een geïntegreerde camera en een real-time scansysteem dat 3D-tomografie van bewegend weefsel in het lichaam zou reconstrueren.

De robot is uitgerust met een flexibele arm, die nauwkeurig kan worden bestuurd, waardoor hij op de moeilijkst bereikbare plaatsen in het lichaam kan komen. Dit betekent dat het mogelijk is om moeilijk bereikbare plaatsen te bereiken.

De ingenieurs denken alvast dat de technologie binnen vijf tot zeven jaar door chirurgen kan worden gebruikt.