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美國加州理工學院研究團隊近日在醫(yī)學3D打印領域取得突破性進展。他們開發(fā)出一種可在體內直接制造醫(yī)療植入物和定制化治療組織的新技術，無需進行傳統(tǒng)侵入性手術。該技術為未來精準醫(yī)療開辟了新方向。成果發(fā)表于最新一期《科學》雜志。
這項新技術被稱為“成像引導深層組織體內超聲打印”（DISP），它結合了聚焦超聲與特制的“超聲墨水”，能夠在身體深處精準制造生物材料。研究人員表示，這一技術有望徹底改變個性化醫(yī)療的方式，為疾病治療提供更安全、更精準的解決方案。
目前，3D生物打印技術已在醫(yī)學界展現(xiàn)出巨大潛力。但打印個性化植入物時，大多數(shù)現(xiàn)有方法仍需通過手術將打印材料植入體內，存在創(chuàng)傷大、風險高等問題。
相比之下，DISP技術采用了一種全新的思路：利用聚焦超聲波來觸發(fā)生物墨水的凝膠化反應，從而在目標部位實現(xiàn)原位打印。這種“超聲墨水”由生物聚合物、成像造影劑以及溫敏脂質體組成，可以通過注射或導管輸送到體內深層組織。
在DISP系統(tǒng)中，一個自動定位的超聲換能器按照預設的數(shù)字模型工作，在指定位置產(chǎn)生局部微熱（略高于體溫），促使脂質體釋放交聯(lián)劑，進而引發(fā)墨水迅速凝膠固化。整個過程不僅精準可控，還能借助成像技術實時監(jiān)控。
此外，該技術所使用的生物墨水具有高度可調性。人們可根據(jù)需要設計其性能，如增強導電性、實現(xiàn)藥物緩釋、促進組織黏附，甚至具備實時成像功能，為多種疾病的治療提供靈活方案。
在實驗中，團隊成功在小鼠的膀胱腫瘤附近和兔子的深層肌肉組織中，打印出了有載藥的功能性生物材料，驗證了DISP在藥物輸送、組織修復和生物電子器件構建中的應用潛力。安全評估顯示，該技術未引發(fā)明顯炎癥或組織損傷，且凝膠墨水不會在一周內被機體自然清除，有良好的生物相容性。
團隊表示，隨著技術不斷完善，這項創(chuàng)新有望在未來廣泛應用于臨床，真正實現(xiàn)“體內打印、無創(chuàng)治療”的愿景。
生物醫(yī)學領域是3D打印技術的重要用武之地：先在體外打印出與患者身體精準匹配的骨骼、心臟支架等，然后植入患者體內，為實現(xiàn)個性化醫(yī)療提供了可能。不過，這種方式依然無法免除患者做手術的痛苦。相比之下，直接在體內實現(xiàn)生物材料精準打印，很好地補上了這塊短板。未來，結合人工智能實時路徑規(guī)劃等技術，醫(yī)學界有望徹底變革3D打印生物材料體外構建、手術植入的傳統(tǒng)模式，推動個性化醫(yī)療的發(fā)展再上一層樓。
