机器人生物冲洗平台旨在从体内修复胃部伤口

我们已经看到手持生物指示器习惯于把新细胞吸引到骨头上和打印皮肤以帮助愈合烧伤创面，现在有两位来自中国的研究人员清华大学已经开发出一种生物清洗机器人，可以从身体内部治疗胃部伤口。陶旭教授和博士生赵文祥共同研制出一种小到可以用内窥镜插入病人胃内进行治疗的机器人原型。他们发表了一篇关于他们工作的论文，题为“初步工程原位体内生物清洗：一种新型的微生物清洗平台原位体内胃伤口处的生物清洗，“在生物制造日刊。

如果不治疗，一个人胃壁上的伤口会变得非常严重，甚至需要手术。“胃壁损伤是消化道最常见的疾病之一，据”柳叶刀“杂志的一项研究显示，全世界约有12%的人都有不同程度的胃壁损伤。”。最近的研究表明，常见胃壁损伤的主要原因是幽门螺杆菌消化道内黏液的保护作用减弱。主流的治疗方法包括保守的药物治疗和外科治疗，“徐教授和赵教授在他们的论文中写道。

目前，对生物清洗技术在胃组织修复中的应用研究甚少，但这是一个值得探索的领域。进行生物清洗原位体内，第一步是开发一个可用的微型生物粉碎机，在此基础上，我们可以继续后续的研究创造具有生物活性的组织。本文是研究一种新的组织修复方法的第一步。原位体内生物清洗“

活体原位生物冲洗原理图，以胃壁损伤治疗为例。他们一起创造了一个微型生物清洗平台，这个平台很小，可以安装在内窥镜上，而且由于它实际上可以折叠成一个更瘦的自身，插入后再打开一次，这个平台就能够到达特定的站点以完成原地3D打印来治疗伤口。

他们在论文中解释说，“平台的工作空间的投影应该大于平台的横截面面积”，这样它就能够在尽可能小的空间中尽可能地拥有更多的工作空间。这就是为什么研究人员选择了一个Delta机器人，这意味着它的头部由一个移动平台和一个固定的、刚性的基础组成，并被三条臂或运动链所包围，它们相互独立地运动。

“每条运动链由一个驱动臂和一个被动臂组成，由球形铰链连接。后者由一个平行四边形闭环组成，以保持移动平台水平运动。“然而，在这样一个微平台上，球形铰链太难加工了，因此我们利用PC-MEMS技术创建了两个垂直的旋转关节，由两个刚性层和一个具有偏置旋转轴的柔性层组成，以取代运动链中原来的球面铰链。

生物清洗平台的制作。(A)处于正常状态的Delta机器人。(B)三角机器人处于折叠状态。(C)、(D)生物清洗平台固定基座的制造。(E)利用PC-MEMS技术对运动链进行叠层.(F)运动链。(G)带有运动链的移动平台。

一旦平台折叠，进入身体，它的三臂，然后引导一个管，挤出两种不同的水凝胶生物墨水在两个不同的层次，以建立一个脚手架，覆盖胃伤口。一种生物墨水含有人胃上皮细胞，另一种含有人胃平滑肌细胞。

为了测试这个平台如何完成生物清洗任务，徐教授和赵教授决定需要“组织支架所需的基本轨迹”，并为他们的实验开发了胃模型。他们使用物化模拟软件重建人体胃的CT数据，用立体照相技术用透明树脂打印模型，以及模拟内窥镜的弯曲管道。两人将生物清洗平台固定在管道上，并在其中安装了23针，通过聚四氟乙烯(PTFE)管连接到注射器，以减少实际挤压过程中的摩擦力。

生物清洗实验设备。(B)进程原位体内生物清洗。(C)交联前由GES-1细胞和HGSMCs组成的印刷型2层组织支架.(标尺：1厘米)。(d，E)印刷的8层支架，具有良好的力学性能。

“我们用两种方法测试了这个系统。首先，通过人体胃的生物模型和内窥镜，模拟插入和打印操作要素的过程。第二，我们在细胞培养皿中进行了一次生物清洗试验，以测试该装置在活细胞生物清洗和修复伤口方面的效果。“赵解释说。

经过10天的细胞培养，印染细胞仍保持较高的活力和稳定的增殖能力，表明这些细胞在印刷组织支架中具有良好的生物学功能。

两层结构稳定，纤维光滑，八层支架轮廓清晰，外形保真度高，小到可以用镊子捡起。尽管他们的实验是成功的，祖教授说，他们仍然需要改进系统，例如使机器人的3D打印平台更小，并进一步改进生物墨水。“相应的内窥镜和其他部件，如检测系统，也将被设计和集成，以使原位体内他们总结道。