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美國加州理工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)近日在醫(yī)學(xué)3D打印領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。他們開發(fā)出一種可在體內(nèi)直接制造醫(yī)療植入物和定制化治療組織的新技術(shù)，無需進(jìn)行傳統(tǒng)侵入性手術(shù)。該技術(shù)為未來精準(zhǔn)醫(yī)療開辟了新方向。成果發(fā)表于最新一期《科學(xué)》雜志。
這項(xiàng)新技術(shù)被稱為“成像引導(dǎo)深層組織體內(nèi)超聲打印”（DISP），它結(jié)合了聚焦超聲與特制的“超聲墨水”，能夠在身體深處精準(zhǔn)制造生物材料。研究人員表示，這一技術(shù)有望徹底改變個(gè)性化醫(yī)療的方式，為疾病治療提供更安全、更精準(zhǔn)的解決方案。
目前，3D生物打印技術(shù)已在醫(yī)學(xué)界展現(xiàn)出巨大潛力。但打印個(gè)性化植入物時(shí)，大多數(shù)現(xiàn)有方法仍需通過手術(shù)將打印材料植入體內(nèi)，存在創(chuàng)傷大、風(fēng)險(xiǎn)高等問題。
相比之下，DISP技術(shù)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(yīng)，從而在目標(biāo)部位實(shí)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(zhì)體組成，可以通過注射或?qū)Ч茌斔偷襟w內(nèi)深層組織。
在DISP系統(tǒng)中，一個(gè)自動(dòng)定位的超聲換能器按照預(yù)設(shè)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(zhì)體釋放交聯(lián)劑，進(jìn)而引發(fā)墨水迅速凝膠固化。整個(gè)過程不僅精準(zhǔn)可控，還能借助成像技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控。
此外，該技術(shù)所使用的生物墨水具有高度可調(diào)性。人們可根據(jù)需要設(shè)計(jì)其性能，如增強(qiáng)導(dǎo)電性、實(shí)現(xiàn)藥物緩釋、促進(jìn)組織黏附，甚至具備實(shí)時(shí)成像功能，為多種疾病的治療提供靈活方案。
在實(shí)驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)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(yàn)證了DISP在藥物輸送、組織修復(fù)和生物電子器件構(gòu)建中的應(yīng)用潛力。安全評(píng)估顯示，該技術(shù)未引發(fā)明顯炎癥或組織損傷，且凝膠墨水不會(huì)在一周內(nèi)被機(jī)體自然清除，有良好的生物相容性。
團(tuán)隊(duì)表示，隨著技術(shù)不斷完善，這項(xiàng)創(chuàng)新有望在未來廣泛應(yīng)用于臨床，真正實(shí)現(xiàn)“體內(nèi)打印、無創(chuàng)治療”的愿景。
生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域是3D打印技術(shù)的重要用武之地：先在體外打印出與患者身體精準(zhǔn)匹配的骨骼、心臟支架等，然后植入患者體內(nèi)，為實(shí)現(xiàn)個(gè)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(shù)的痛苦。相比之下，直接在體內(nèi)實(shí)現(xiàn)生物材料精準(zhǔn)打印，很好地補(bǔ)上了這塊短板。未來，結(jié)合人工智能實(shí)時(shí)路徑規(guī)劃等技術(shù)，醫(yī)學(xué)界有望徹底變革3D打印生物材料體外構(gòu)建、手術(shù)植入的傳統(tǒng)模式，推動(dòng)個(gè)性化醫(yī)療的發(fā)展再上一層樓。
