可摄入设备或能帮助患者从内部愈合。

当人们听到“生物打印机”一词时，脑海中通常会浮现出在明亮实验室里嗡嗡作响的笨重台式设备。但洛桑联邦理工学院工程学院的研究人员正在彻底改变这一印象，他们研制出了号称全球首款药丸大小的“可摄入生物打印机”。

通过利用磁力和红外激光，研究人员演示了如何远程引导一个胶囊（约等于一粒大号处方药丸的大小）移动至胃肠道的溃疡处。就位后，打印机会释放活体“生物墨水”以促进健康细胞修复。早期测试表明，这种微型生物打印机有助于愈合胃肠组织损伤，甚至可能封住出血点，且完全无需侵入性手术。研究人员表示，尽管仍处于测试初期，该模型有望成为全新非侵入性治疗模式的“基础”。

这项研究详情本周发表于《先进科学》期刊。

“通过将原位生物打印机的原理与智能胶囊的药物释放概念相结合，我们得以构想出一类新型设备：药丸大小、可吞咽的生物打印机。”先进制造技术实验室负责人维韦克·苏布拉马尼安在一份声明中表示。

设计果冻豆大小的打印机

可摄入生物打印机的构想源于胃肠道疾病治疗领域的重大瓶颈。2019年全球约256万人死于这类疾病，其中许多与炎症性肠病和溃疡性结肠炎相关。现有治疗方案通常侧重于控制症状而非解决根源问题——即潜在的组织损伤。这是因为手术修复这类损伤往往需要侵入性操作，但开腹手术并非小手术，通常涉及具有潜在风险的麻醉，并会显著增加感染概率。

若有一种疗法能从内部修复组织呢？这正是药丸大小生物打印机的用武之地。首先需要厘清术语：研究者在论文中将生物打印机定义为“本质上是一种沿至少两个轴移动以排列生物材料的受控分配器”。基于这一定义，他们研制出弹簧驱动型生物墨水胶囊，并将其命名为“磁腔内沉积系统”。

该系统的设计原理酷似圆珠笔的弹簧结构。胶囊内填充海藻提取的“生物墨水”，部署后可形成健康细胞生长的支架。通过内部弹簧推进墨水释放（类似按压圆珠笔出墨的机制），弹簧随后复位。研究人员表示，完成打印后医生可用磁导系统“经同一口腔路径”收回胶囊。

该系统的创新性在于整个流程无需任何内置电子设备或连接体外的线缆。植入胶囊的小型磁铁允许手术室中的外部机械臂“驾驶”打印机抵达目标位置。就位后，医生从体外近红外激光照射即可激活弹簧装置。

墨水排出后会在损伤组织周围按预设轨迹覆盖，确保最大化保护。对于溃疡创面，墨水既能隔绝胃液侵蚀，还可混合药物加速愈合。研究团队在模拟胃组织的人工溃疡上进行了测试，并模拟出血场景进行验证。结果显示，这款可摄入生物打印机能挤出密封剂诱导凝血，有效闭合模拟出血点。

“在受控实验室环境中，我们负载细胞的生物墨水能保持结构完整性超过16天，这表明其有潜力作为‘微生物反应器’，通过释放生长因子募集新细胞促进伤口愈合。”博士生桑杰·马诺哈兰在声明中介绍。

突破肠道应用的边界

研究人员期待这种新型治疗递送方法未来能应用于多种疾病的治疗——不仅限于胃肠道疾病，还包括其他原本需要侵入性手术的病症。他们正计划将测试范围扩展至腹腔外的血管及其他组织，这可能需要为胶囊配备更强磁体以扩大操控范围。

但目前尚未明确这种生物打印机技术何时（或能否）进入公众医疗领域。仍需进行人体临床试验，且即使成功，距离成为可靠治疗选项仍有漫漫长路。尽管如此，研究团队坚信该系统“为非侵入性生物打印技术的未来发展奠定了核心工程原理”。

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