Μια ομάδα βιομηχανικών μηχανικών και χειρουργών από το Πανεπιστήμιο McGill στο Μόντρεαλ του Καναδά, ανέπτυξε έναν εύκαμπτο βιοεκτυπωτή που υπόσχεται να μεταμορφώσει τη χειρουργική επέμβαση τωνφωνητικών χορδών. Εμπνευσμένοι από την προβοσκίδα του ελέφαντα, οι ερευνητές δημιούργησαν μια μικροσκοπική συσκευή που μπορεί να εισαχθεί μέσα στον ανθρώπινο λαιμό και να ανακατασκευάσει με ακρίβεια τις φωνητικές χορδές. Με διάμετρο μόλις 2,7 χιλιοστά, ο βιοεκτυπωτής είναι ο μικρότερος που έχει παρουσιαστεί ποτέ, σχεδιασμένος να παραδίδει υδρογέλη απευθείας σε κατεστραμμένους ιστούς, ανοίγοντας νέους δρόμους στην αποκατάσταση της φωνής.
Οι χειρουργικές παρεμβάσεις στις φωνητικές χορδές συχνά προκαλούν ουλοποίηση και απώλεια ελαστικότητας των ιστών, οδηγώντας σε μειωμένη φωνητική απόδοση και δυσκολία στην ομιλία. Μεταξύ 3% και 9% των ανθρώπων αναπτύσσουν διαταραχές φωνής λόγω κυστών, εξογκωμάτων ή καρκίνων που απαιτούν χειρουργική αφαίρεση. Οι χειρουργοί συνήθως εγχέουν υδρογέλη για να αποτρέψουν τη δημιουργία ουλών, αλλά οι ενέσεις είναι δύσκολο να χορηγηθούν μέσα στον λαιμό.
«Στόχος μας ήταν μια συσκευή που να συνδυάζει υψηλή ακρίβεια εκτύπωσης με εργονομικό σχεδιασμό, προσαρμοσμένο στις ανάγκες του χειρουργού», ανέφερε ο Σβεν Γκρόεν, βιοϊατρικός μηχανικός και κύριος συγγραφέας της έρευνας.
Αρχικά, ακόμη και οι ίδιοι οι επιστήμονες αμφέβαλλαν για τη δυνατότητα του εγχειρήματος.
«Νόμιζα ότι δεν θα ήταν εφικτό – φαινόταν σαν μια αδύνατη πρόκληση να φτιάξουμε ένα εύκαμπτο ρομπότ μικρότερο από 3 mm», δήλωσε ο επικεφαλής της μελέτης Λυκ Μονγκό.
Μηχανική εμπνευσμένη από τον ελέφαντα
Για να επιτύχουν αυτή την ανακάλυψη, η ομάδα εμπνεύστηκε από μια απροσδόκητη πηγή – την προβοσκίδα του ελέφαντα. Η κεφαλή εκτύπωσης μιμείται την εύκαμπτη, ελεγχόμενη με καλώδιο δομή της. Ένα ακροφύσιο βρίσκεται στην άκρη ενός λεπτού «κορμού», ο οποίος συνδέεται με μια μονάδα ελέγχου προσαρτημένη σε χειρουργικό μικροσκόπιο.
Το ρομπότ εκτυπώνει υδρογέλη με βάση το υαλουρονικό οξύ σε λεπτές γραμμές πάχους 1,2 χιλιοστών. Οι χειρουργοί μπορούν να το ελέγχουν χειροκίνητα σε πραγματικό χρόνο σε έναν χώρο εργασίας 20 mm, επιτυγχάνοντας ακριβείς, επαναλαμβανόμενες κινήσεις.
«Αυτό που κάνει τη συσκευή τόσο εντυπωσιακή είναι ότι συμπεριφέρεται προβλέψιμα, παρόλο που είναι ουσιαστικά σαν ένα λάστιχο ποτίσματος», δήλωσε η συν-συγγραφέας Όντρεϊ Σεντάλ. «Όπως συμβαίνει με ένα λάστιχο κήπου, μόλις αρχίσει να ρέει νερό μέσα του, η κίνησή του γίνεται απρόβλεπτη», συνέχισε.
Οι ερευνητές δοκίμασαν το σύστημα σχεδιάζοντας χειροκίνητα σχήματα όπως σπείρες, καρδιές και γράμματα. Στη συνέχεια, το χρησιμοποίησαν για να χορηγήσουν υδρογέλες σε συνθετικές φωνητικές χορδές που χρησιμοποιούνται στην εκπαίδευση των χειρουργών. Το ρομπότ ανακατασκεύασε με ακρίβεια τη γεωμετρία των χορδών, αναπαράγοντας πραγματικές βλάβες ιστών που προκαλούνται από αφαίρεση αλλοιώσεων ή τη μερική ανακατασκευή.
Προς την κλινική εφαρμογή
Προς το παρόν, οι χειρουργοί χειρίζονται τη συσκευή χειροκίνητα, αλλά η ομάδα σχεδιάζει να προσθέσει ημιαυτόνομες λειτουργίες.
«Προσπαθούμε να το μεταφέρουμε στην κλινική πράξη», δήλωσε ο Μονγκό. «Το επόμενο βήμα είναι να δοκιμάσουμε αυτές τις υδρογέλες σε ζώα, και ελπίζουμε ότι αυτό θα οδηγήσει σε κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους προκειμένου να αξιολογήσουμε την ακρίβεια, τη χρηστικότητα και τα κλινικά αποτελέσματα του βιοεκτυπωτή και της υδρογέλης» εξήγησε.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Device.
