超声3D生物打印实现体内“深层制造”

科技日报讯 （记者张梦然）美国加州理工学院研究团队近日在医学3D打印领域取得突破性进展。他们开发出一种可在体内直接制造医疗植入物和定制化治疗组织的新技术，无需进行传统侵入性手术。该技术为未来精准医疗开辟了新方向。成果发表于最新一期《科学》杂志。

这项新技术被称为“成像引导深层组织体内超声打印”（DISP），它结合了聚焦超声与特制的“超声墨水”，能够在身体深处精准制造生物材料。研究人员表示，这一技术有望彻底改变个性化医疗的方式，为疾病治疗提供更安全、更精准的解决方案。

目前，3D生物打印技术已在医学界展现出巨大潜力。但打印个性化植入物时，大多数现有方法仍需通过手术将打印材料植入体内，存在创伤大、风险高等问题。

相比之下，DISP技术采用了一种全新的思路：利用聚焦超声波来触发生物墨水的凝胶化反应，从而在目标部位实现原位打印。这种“超声墨水”由生物聚合物、成像造影剂以及温敏脂质体组成，可以通过注射或导管输送到体内深层组织。

在DISP系统中，一个自动定位的超声换能器按照预设的数字模型工作，在指定位置产生局部微热（略高于体温），促使脂质体释放交联剂，进而引发墨水迅速凝胶固化。整个过程不仅精准可控，还能借助成像技术实时监控。

此外，该技术所使用的生物墨水具有高度可调性。人们可根据需要设计其性能，如增强导电性、实现药物缓释、促进组织黏附，甚至具备实时成像功能，为多种疾病的治疗提供灵活方案。

在实验中，团队成功在小鼠的膀胱肿瘤附近和兔子的深层肌肉组织中，打印出了有载药的功能性生物材料，验证了DISP在药物输送、组织修复和生物电子器件构建中的应用潜力。安全评估显示，该技术未引发明显炎症或组织损伤，且凝胶墨水不会在一周内被机体自然清除，有良好的生物相容性。

团队表示，随着技术不断完善，这项创新有望在未来广泛应用于临床，真正实现“体内打印、无创治疗”的愿景。

生物医学领域是3D打印技术的重要用武之地：先在体外打印出与患者身体精准匹配的骨骼、心脏支架等，然后植入患者体内，为实现个性化医疗提供了可能。不过，这种方式依然无法免除患者做手术的痛苦。相比之下，直接在体内实现生物材料精准打印，很好地补上了这块短板。未来，结合人工智能实时路径规划等技术，医学界有望彻底变革3D打印生物材料体外构建、手术植入的传统模式，推动个性化医疗的发展再上一层楼。