声带手术有时是切除增生组织或囊肿所必需的。图片来源：Science Photo Library

本报讯 受最大陆地动物大象的启发，研究人员创造并测试了一种世界上最小的3D生物打印机。它配备了一个2.7毫米宽的打印头，安装在一个像象鼻一样长而灵活的机械臂末端。也许有一天，该设备可以帮助医生在手术后输送具有修复功能的水凝胶。

在10月29日发表于《设备》的文章中，研究人员报告称该设备可通过医生的手术镜将水凝胶沉积在人造声带上。“这是我第一次见到适用于声带的生物打印技术。”美国宾夕法尼亚州立大学生物医学工程师Ibrahim Ozbolat表示，“生物打印通常从体外修复皮肤缺陷，而在体内进行损伤的修复一直是该领域的一个挑战。”

在接受声带囊肿或增生切除手术后，患者常因声带瘢痕僵硬而发声困难。研究表明，注射水凝胶能显著促进愈合过程，因为这种生物材料可以模仿声带的自然结构，并在新组织生长时提供支撑。但由于视野受限，外科医生很难精确输送水凝胶。

为此，加拿大麦吉尔大学生物医学工程师Swen Groen试图从自然界寻找解决这一问题的方案。受象鼻启发，他和同事首先设计了一个直径为8毫米的原型器件。然后，他们缩小设计尺寸，使其更易于穿过外科医生手术中使用的宽度为1厘米的内窥镜，并证明它可以精确输送水凝胶并将其填充到人造声带的缝隙中。这类人造声带通常用于外科手术训练。“微型化工作耗费了大部分时间。”Groen表示。

目前，训练有素的操作员使用一种游戏手柄便可手动引导这台微型打印机。随着团队在临床试验阶段的设备测试，他们希望对生物打印机进行编程，使其能够在输入手术部位图像后自主遵循预设的打印路径操作。

Ozbolat建议该团队可以尝试改变设计，以完成在人类临床试验之前需要进行的动物实验。他说，例如，可能需要为猴子或老鼠调整设备大小。

通过进一步的改造和测试，研究团队看到了该设备在声带修复之外的应用前景。例如，医生可以用这种机械臂更精确地控制附加的手术工具，包括手术刀和镊子，这些工具在狭窄空间内的操作灵活性远不及这种受大象启发的装置。

“这种多功能性非常有趣。”论文作者、麦吉尔大学机械工程师Luc Mongeau说。（文乐乐）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.device.2025.100973