Исследователи из Университета Темпл использовали технологию 3D-печати для разработки уникальной концепции новой хирургической иглы. Черпая вдохновение у природы, специалисты исследовали иглообразные выступы насекомых, таких как комары и осы, избрав структуру жала последних в качестве основы для необыкновенного дизайна. Проект был выполнен доцентом кафедры механики Парсаораном Хутапеа, а также кандидатом наук Мохаммадом Сахлабади.

«Мы доставили пчёл в лабораторию и изучили их жала с помощью микроскопа», - рассказывает Хутапеа. - «Стоит отметить, что во время укуса колючки жала очень мягко, деликатно и гладко проникают через кожу в ткань».

Техника пчелиного укуса идеально соответствует тому, чего пытались достичь исследователи благодаря новому дизайну игл. В результате инженерам Университета Темпл удалось спроектировать хирургический инструмент, который уменьшает повреждение ткани и одновременно увеличивает точность проникновения. Ориентируясь на структуру пчелиного жала, учёные разработали дизайн для иглы, в которой были сделаны маленькие бороздки или зазубрины. Подобная структура уменьшает силу введения и извлечения игл, что позволяет минимизировать повреждения ткани.

«Как правило, хирургическая игла является искривлённой из-за дизайна кончика», - объясняет Хутапеа. - «В нашей новой хирургической игле кривизна сведена к минимуму, что значительно ​​упрощает управление в настройках робототехники. Это пункт является критически важным, ведь, если игла искривлена, врач сделать роковую ошибку».

На следующем этапе проекта учёные сосредоточили своё внимание на материалах, которые помогут создать качественную модель хирургической иглы. Прототипы были напечатаны из смеси полимеров, но конечный образец должен был состоять из металла. Исследователи отмечают, что технология металлической 3D-печати ещё не находится на том уровне, который необходим для создания столь сложной структуры, поскольку металлические иглы должны отличаться высочайшей точностью параметров и соотношения размеров сторон.

«В настоящее время мы работаем над компромиссной технологией, рассматривая методы производства гибридной металл-полимерной иглы», - сказал Хутапеа. - «Надеюсь, что через два-три года нам удастся разработать такую технологию».

Основная цель учёных заключается в том, чтобы новые 3D-печатные иглы активно и эффективно использовались в хирургической практике для совершенствования минимально инвазивных хирургических процедур.

Инженеры опубликовали статьи о своём проекте по разработке хирургических игл в журналах «Минимально инвазивная терапия и смежные технологии», «Биоиндикация и биомиметика». Они будут представлять свою работу в Институте Франклина в рамках выставки 3D-печати.

Источник