Uma equipe de engenheiros biomecânicos e cirurgiões da Universidade McGill desenvolveu um robô macio de impressão 3D que pode fornecer hidrogéis com precisão ao native cirúrgico das cordas vocais para reconstruir os tecidos removidos durante a cirurgia. A cabeça de impressão do robô tem apenas 2,7 mm – a menor bioimpressora relatada até hoje. A pesquisa foi publicado na revista Cell Press Machine.
“Nosso dispositivo foi projetado não apenas para precisão e qualidade de impressão, mas também para usabilidade do cirurgião”, disse o primeiro autor e engenheiro biomédico, Swen Groen, da Universidade McGill. “Seu design compacto e flexível integra-se aos fluxos de trabalho cirúrgicos padrão e fornece controle handbook em tempo actual em um ambiente de trabalho restrito.”
De acordo com a Cell Press, entre 3% e 9% das pessoas desenvolvem distúrbios de voz durante a vida devido a cistos, crescimentos ou câncer nas cordas vocais. Esses crescimentos geralmente são removidos cirurgicamente, mas muitos pacientes desenvolvem fibrose após a cirurgia, o que enrijece as cordas vocais e dificulta a fala. Para prevenir a fibrose, os cirurgiões geralmente injetam hidrogéis nos tecidos da garganta, mas é difícil administrar hidrogéis com precisão por meio de injeção.
Para permitir uma entrega mais precisa do hidrogel, os pesquisadores decidiram projetar uma impressora 3D em miniatura que pudesse ser integrada ao procedimento cirúrgico. Dispositivos de bioimpressão semelhantes foram projetados para fornecer hidrogéis ao cólon e ao fígadomas esses dispositivos são grandes demais para serem usados durante a cirurgia das cordas vocais, que é realizada através da boca aberta do paciente usando um laringoscópio. Para ser compatível com o procedimento cirúrgico, o cabeçote de impressão precisava ser pequeno o suficiente para caber dentro da garganta do paciente sem obscurecer a visão do cirurgião sobre as pregas vocais.
“A princípio pensei que isto não seria viável – parecia um desafio impossível fazer um robô flexível com menos de 3 mm de tamanho”, disse Luc Mongeau, autor sénior e engenheiro biomédico da Universidade McGill.
O design do dispositivo foi inspirado em trombas de elefante. A cabeça de impressão consiste em um bico na extremidade de um “tronco” flexível que é conectado por meio de cabos semelhantes a tendões a um módulo de controle que pode ser montado em um microscópio cirúrgico. O dispositivo pode ser controlado manualmente em tempo actual e funciona fornecendo um hidrogel à base de ácido hialurônico em linhas de 1,2 mm. Os pesquisadores programaram seus movimentos para serem precisos, precisos e repetíveis dentro de uma faixa de trabalho de 20 mm.
Para demonstrar a capacidade da cabeça de impressão de fornecer hidrogéis com precisão, os pesquisadores a usaram para “desenhar” manualmente formas, incluindo espirais 2D, formatos de coração e letras, em uma superfície plana. Em seguida, eles usaram o dispositivo para aplicar hidrogéis em pregas vocais simuladas usadas para treinar cirurgiões. O aparelho foi capaz de reconstruir com precisão a geometria das pregas vocais nesses modelos, que representavam defeitos teciduais, incluindo uma cavidade deixada após a remoção de uma lesão e uma prega vocal que exigia reconstrução completa.
“Parte do que torna este dispositivo tão impressionante é que ele se comporta de maneira previsível, mesmo sendo essencialmente uma mangueira de jardim – e se você já viu uma mangueira de jardim, sabe que quando começa a correr água através dela, ela enlouquece”, disse a co-autora Audrey Sedal, engenheira biomédica da Universidade McGill.
Atualmente, o aparelho é controlado manualmente, mas os pesquisadores trabalham para desenvolver um sistema que mix controle autônomo e handbook.
“Estamos tentando traduzir isso para a clínica”, disse Mongeau. “O próximo passo é testando esses hidrogéis em animaise esperamos que isso nos leve a ensaios clínicos em humanos para testar a precisão, usabilidade e resultados clínicos da bioimpressora e do hidrogel.”
Esta pesquisa foi apoiada por financiamento dos Institutos Nacionais de Saúde.