杜克大学和哈佛大学医学院的研究人员通过开发一种生物兼容墨水,利用超声波在深层组织中凝固,从而在三维打印领域取得了长足进步。这一创新技术可在生物医学领域创建三维结构,如骨骼愈合和心脏瓣膜修复。这项技术最近登上了《科学》杂志,为医学领域的三维打印提供了一种新方法。
传统的三维打印方法,尤其是生物医学领域的三维打印方法,由于依赖于光线而无法穿透深层组织,因此面临着局限性。新开发的深穿透声学体积打印(DVAP)方法使用一种被称为声墨的专用墨水,这种墨水能对声波而不是光线做出反应。这种方法大大扩展了三维打印的范围,可以高精度地打印深层组织。
DVAP 利用声热效应进行操作,吸收的声波会使温度升高,从而使墨水凝固。声波墨水是一种水凝胶、微颗粒和分子的混合物,专门针对超声波而设计。这种超声波打印技术由杜克大学的姚俊杰(Junjie Yao)首创,可以打印出多种结构,例如骨质支架和用于器官的水凝胶气泡。
张说:"我们还远未将这一工具应用于临床,但这些测试再次证实了这一技术的潜力。"
杜克大学生物医学工程系副教授姚俊杰说:"由于我们可以通过组织打印,这使得传统上涉及侵入性和破坏性方法的手术和治疗有了很多潜在的应用。这项工作为 3D 打印领域开辟了一条令人兴奋的新途径,我们很高兴能共同探索这一工具的潜力。"
DVAP 的多功能性通过其可调节的成分得到了进一步体现,从而能够创建具有不同耐久性和降解性的结构。研究小组成功地进行了山羊心脏切片密封试验、鸡腿骨缺损模型组织再生试验,以及在肝脏组织中使用注入化疗药物的墨水进行治疗药物递送试验。这些测试展示了 DVAP 在各种医疗应用中的潜力,而且不会损坏周围组织。
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