當人們聽到「生物印表機」一詞時，腦海中可能會浮現出明亮實驗室中桌面上嗡嗡作響的笨重硬體。 但洛桑聯邦理工學院（EPFL）工程學院的研究人員正在顛覆這一形象，他們創造了世界上首個藥丸大小的"可吞咽生物列印機"。
研究人員利用磁鐵和紅外鐳射，展示了他們如何遠端引導一個膠囊（大小約相當於一顆厚實的處方藥丸）到達胃腸道中的潰瘍處。 一旦到達指定位置，印表機就會釋放一種活體"生物墨水"，促進健康細胞修復。 早期測試表明，這種微型生物印表機可以説明癒合胃腸道組織損傷，甚至可能封堵出血，而且無需侵入性手術。 儘管仍處於測試早期階段，研究人員表示，這一模型可以作為全新非侵入性治療方法的"基礎"。
這項研究結果本周發表在《先進科學》雜誌上。
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通過將原位生物印表機的原理與智慧膠囊的藥物釋放概念相結合，我們可以設想一種新型設備：藥丸大小、可吞咽的生物印表機，"先進位造技術實驗室負責人Vivek Subramanian在一份聲明中表示。
設計一顆軟糖大小的印表機
可吞咽生物印表機的想法源於醫療專業人員治療胃腸道疾病時面臨的主要障礙。 2019年，全球估計有256萬人死於此類疾病，其中許多與炎症性腸病和潰瘍性結腸炎有關。 目前的治療方案通常側重於管理癥狀，而非解決根本原因，而根本原因往往涉及潛在的組織損傷。 這是因為手術修復這種損傷通常需要侵入性操作。 但為患者開刀並非小型手術——它通常涉及潛在風險的麻醉，並顯著增加感染風險。
但如果有一種治療方法能從內部説明癒合這些組織呢？ 這就是藥丸大小的生物印表機的用武之地。 首先，對術語做一個簡要澄清：在他們的論文中，研究人員將生物印表機定義為"本質上是一個受控分配器，沿著至少兩個軸移動以形成生物材料圖案"。 以此定義為基準，他們著手創建了一種彈簧載入的生物墨水膠囊，他們稱之為磁性腔內沉積系統（MEDS）。
MEDS設計的功能類似於圓珠筆的彈簧載入部分。 該膠囊裝載了一種從海藻中提取的"生物墨水"，部署后可作為健康細胞生長的支架。 墨水在內部彈簧推動下釋放，類似於點擊圓珠筆將墨水引出的機制。 像圓珠筆一樣，彈簧會回到起始點。 研究人員表示，一旦墨水被排出，外科醫生可以使用磁引導系統通過"相同的口服途徑"回收膠囊。
MEDS特別創新之處在於，整個過程沒有任何內部電子元件或連接到患者體外的系繩。 相反，膠囊中嵌入的小磁鐵允許手術室中的外部機械臂"引導"印表機到達目標位置。 一旦就位，彈簧會被近紅外（NIR）輻射激活，當外科醫生從體外用NIR鐳射指向它時就會觸發。
從膠囊中排出后，墨水在受損組織周圍以特定圖案分佈，以確保最大覆蓋範圍。 在潰瘍的情況下，墨水既能保護傷口免受胃液暴露，也可以與額外的治療藥物結合，説明加速癒合。 研究人員在類比胃組織中的兩個人工潰瘍上測試了該設備。 他們還使用類似設置類比了出血。 部署時，可吞咽生物印表機能夠擠出密封劑並誘導凝血，有效關閉類比的出血。
"在我們受控的實驗室實驗中，我們含細胞的生物墨水保持了16天以上的結構完整性，表明它有潛力成為'微生物反應器'，可以釋放生長因數並招募新細胞促進傷口癒合，"博士生Sanjay Manoharan在一份聲明中表示。
將生物印表機擴展到腸道之外
研究人員希望，這種 香港龍城大藥房全部商品 (https://longscity.com/shop/) 香港龍城大藥房必買商品 (https://longscity.com/) 香港龍城中西大藥房 (https://longscity.com/) 香港龍城藥房線上訂購 (https://longscity.com/shop/) 香港龍城暢銷商品 (https://longscity.com/home-2/) 關於香港龍城大藥房 (https://longscity.com/about-us/) 香港龍城大藥房獨家資訊 (https://longscity.com/blog/) 香港龍城大藥房折扣 (https://longscity.com/) 香港龍城大藥房配送方式 (https://longscity.com/)新型治療遞送方法有朝一日可用於治療各種疾病，包括胃腸道疾病及其他，否則這些疾病將需要侵入性手術。 他們已經在計劃擴大測試範圍，包括腹部腔室外的血管和其他組織。 這樣做可能需要為膠囊配備更強的磁鐵，以增加其可控範圍。
不過，尚不清楚的是，使用這種生物印表機的手術何時甚至是否會向公眾提供。 仍需進行人體臨床研究，即使如此，在它被認為是一種可行的治療選擇之前還有很長的路要走。 不過，參與研究的研究人員樂觀地認為，MEDS為未來非侵入性生物列印系統的開發"建立了核心工程原理"。