超聲引導體內3D打印是否有助于更好地治療疾病？

魔猴君  知識堂   15天前

美國研究人員最近進行的一項研究，開發出一種利用超聲波直接在體內進行3D打印的方法。具體來說，該團隊將能夠將裝有細胞的3D形狀注入體內，并在需要治療的地方使用超聲波將它們聚集在一起。因此，目標是在盡可能接近疾病的位置施用藥物或正確的細胞。初步測試已在小鼠和兔子身上成功進行，表明可能直接修復它們體內受損的組織。這項被稱為“深層組織體內聲音打印”（DISP）的技術代表了醫療增材制造領域的重大進步。

眾所周知，3D技術對于醫療保健領域來說是一項非常有用的資源。他們還可以設計定制植入物，例如將其植入人體或直接植入皮膚上的組織。然而，通常需要進行侵入性手術植入，這使得整個過程變得復雜。這就是為什么加州理工學院(Caltech)的一組科學家設計了一個打印平臺，該平臺使用圖像引導超聲波將3D材料放入體內更深處。例如，與紅外線不同，超聲波能夠到達肌肉和器官。

DISP流程圖（圖片來源：Elham Davoodi和Wei Gao）

超聲波引導3D打印：操作與測試

因此，他們使用了聚焦超聲波束和特殊配制的生物墨水。這是一種由聚合物鏈和交聯劑形成的水凝膠。除此之外，我們還添加了針對我們想要治療的疾病的特定成分。所提到的交聯劑被封裝在基于脂質體的顆粒中。這些脂質的外殼在高溫（約四十度）作用下會消失。這些脂質體可防止生物墨水在沉積后立即形成，從而更好地控制交聯并提高其速度。因此，該團隊能夠創造出星星和水滴。

研究人員解釋說，他們的DISP方法能夠打印不僅導電而且還能裝載藥物、細胞或生物粘合劑的生物材料，從而可以治療多種疾病。他們不僅能夠將它們沉積在兔爪的肌肉中，還能將它們沉積在老鼠患病的膀胱附近。加州理工學院生物醫學工程師高偉補充道：“紅外線的穿透力非常有限，它只能作用于皮膚底層。我們的新技術可以到達深層組織，并能打印各種材料，用于廣泛的應用，同時保持優異的生物相容性。”

3D打印形狀示例（圖片來源：Elham Davoodi和Wei Gao） 

對于兔子來說，科學家已經能夠深入到皮下4厘米的深度。在對患有膀胱癌的小鼠進行的測試中，他們在生物墨水中加入了阿霉素，這是一種用于化療的藥物，可以減緩或阻止細胞生長。研究小組發現，使用DISP方法比傳統注射藥物可以更快、更大程度地消除癌細胞。

高偉總結道：“我們下一步將嘗試在更大的動物模型上進行打印，如果一切順利，我們將在不久的將來在人體上進行評估。未來，我們希望借助人工智能，能夠在運動器官（例如跳動的心臟）內自主觸發高精度打印。

編譯整理：3dnatives