近日，紐約市哥倫比亞大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程教授Samuel Sia開發(fā)了一種3D打印的生物體，可以在植入體內(nèi)釋放受控劑量的藥物。據(jù)悉，這個(gè)設(shè)備可以從身體外只使用磁鐵進(jìn)行控制。

對(duì)于被診斷患有癌癥的患者，能夠選擇的治療方式很少，并且在許多嚴(yán)重的情況下，強(qiáng)化的化學(xué)療法變成必要的治療措施。但是盡管化學(xué)療法是一種強(qiáng)大的抗癌藥物，但它以許多方式對(duì)身體造成傷害，如慢性疼痛、惡心、疲勞、脫發(fā)和增加不育的機(jī)率，這只是化療可能產(chǎn)生的一些不良反應(yīng)。幸運(yùn)的是，科學(xué)家們正在努力開發(fā)更有效的方法來(lái)提供化療藥物，包括一種新的3D打印方法，涉及制造軟體，從身體內(nèi)提供精確的藥物劑量。

這些令人興奮的新型微機(jī)械或“生物機(jī)器人”已經(jīng)在紐約市哥倫比亞大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程教授Samuel Sia的實(shí)驗(yàn)室被開發(fā)出來(lái)。Sia和他的研究團(tuán)隊(duì)最近在Science Robotics上發(fā)表了他們的研究結(jié)果，他們解釋了他們?nèi)绾伍_發(fā)一種快速的制造方法，可以生產(chǎn)低至幾十微米的生物相容材料，每層有復(fù)雜的圖案。有了這種制造方法，科學(xué)家已經(jīng)能夠創(chuàng)建微小的設(shè)備，可以通過磁信號(hào)釋放藥物到身體。

進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的目標(biāo)是創(chuàng)建這些藥物分配微機(jī)械，哥倫比亞生物醫(yī)學(xué)工程師首先需要開發(fā)一種特殊的方式來(lái)創(chuàng)建這臺(tái)機(jī)器。為此，他們利用3D打印技術(shù)，開發(fā)一個(gè)一次性機(jī)器，可以沉積水凝膠層，形成橡膠狀的固體。

接下來(lái)是創(chuàng)建微型設(shè)備本身的挑戰(zhàn)。對(duì)于這部分，研究人員可以使用一個(gè)經(jīng)過試驗(yàn)和測(cè)試的機(jī)制來(lái)操作他們的生物組織：發(fā)條。令人驚訝的是，基于水凝膠的微機(jī)械真的像鐘表一樣工作，每個(gè)軟管裝置是一種日內(nèi)瓦驅(qū)動(dòng)器，能夠正常旋轉(zhuǎn)齒輪機(jī)構(gòu)，并且當(dāng)外部磁體指向它時(shí)向前點(diǎn)擊。裝置的“齒輪”只是含有鐵納米顆粒的軟質(zhì)部件，并且每次點(diǎn)擊使六個(gè)腔室中的一個(gè)與孔對(duì)齊并通過其分配藥物。

創(chuàng)建這些3D打印的生物組織是Sia的團(tuán)隊(duì)的一個(gè)挑戰(zhàn)。對(duì)于初學(xué)者來(lái)說，微小的設(shè)備需要足夠柔軟，并且與人體相容。但他們還需要足夠堅(jiān)固，以抵抗身體內(nèi)部的粗糙和蠕動(dòng)：“如果你的材料像jello一樣容易坍塌，那么很難使機(jī)器人脫離它，”Sia說道?！八仨氉銐驁?jiān)硬，像一個(gè)小型植入式機(jī)器一樣工作。”

使用這樣的小設(shè)備，醫(yī)生可能以更高水平的精確度遞送諸如化療的藥物，可能減少?gòu)?qiáng)大藥物的一些不良影響。它們也可以用于調(diào)節(jié)激素或在體內(nèi)執(zhí)行其他重要的任務(wù)。重要的是，Sia和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)老鼠中測(cè)試了3D打印的機(jī)器人設(shè)備，并取得巨大的成功。

研究人員將生物塊植入到患有骨癌的許多小鼠中，通過3D打印裝置釋放受控劑量的化療藥物。同時(shí)，通過常規(guī)方法給予患有骨癌的其他小鼠相同的藥物。根據(jù)研究人員發(fā)現(xiàn)，在配備3D打印biobots的老鼠的測(cè)試中，腫瘤生長(zhǎng)較慢，而且腫瘤細(xì)胞死亡更多，對(duì)健康細(xì)胞的損傷更少。

因此，昂貴的3D打印設(shè)備為醫(yī)療專業(yè)人員提供了巨大的機(jī)會(huì)，可能作為向身體提供關(guān)鍵治療的新方式。然而，首先，Sia的團(tuán)隊(duì)可能需要找到一種更精確的方法來(lái)控制設(shè)備。雖然目前磁性系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室中具有很大效果，但是來(lái)自另一個(gè)源的強(qiáng)大的磁體仍然可能意外地觸發(fā)身體內(nèi)的裝置，在錯(cuò)誤的時(shí)間和以錯(cuò)誤的劑量釋放藥物。

現(xiàn)在，Sia將繼續(xù)尋找可以用于患者受益的其他方式的3D打印微機(jī)械?！拔蚁嘈盼覀儠?huì)找到有用的東西，”他說。

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