超聲引導(dǎo)體內(nèi)3D打印是否有助于更好地治療疾病？

魔猴君  知識堂   13天前

美國研究人員最近進(jìn)行的一項(xiàng)研究，開發(fā)出一種利用超聲波直接在體內(nèi)進(jìn)行3D打印的方法。具體來說，該團(tuán)隊(duì)將能夠?qū)⒀b有細(xì)胞的3D形狀注入體內(nèi)，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(biāo)是在盡可能接近疾病的位置施用藥物或正確的細(xì)胞。初步測試已在小鼠和兔子身上成功進(jìn)行，表明可能直接修復(fù)它們體內(nèi)受損的組織。這項(xiàng)被稱為“深層組織體內(nèi)聲音打印”（DISP）的技術(shù)代表了醫(yī)療增材制造領(lǐng)域的重大進(jìn)步。

眾所周知，3D技術(shù)對于醫(yī)療保健領(lǐng)域來說是一項(xiàng)非常有用的資源。他們還可以設(shè)計(jì)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(jìn)行侵入性手術(shù)植入，這使得整個(gè)過程變得復(fù)雜。這就是為什么加州理工學(xué)院(Caltech)的一組科學(xué)家設(shè)計(jì)了一個(gè)打印平臺，該平臺使用圖像引導(dǎo)超聲波將3D材料放入體內(nèi)更深處。例如，與紅外線不同，超聲波能夠到達(dá)肌肉和器官。

DISP流程圖（圖片來源：Elham Davoodi和Wei Gao）

超聲波引導(dǎo)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(lián)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(lián)劑被封裝在基于脂質(zhì)體的顆粒中。這些脂質(zhì)的外殼在高溫（約四十度）作用下會消失。這些脂質(zhì)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(lián)并提高其速度。因此，該團(tuán)隊(duì)能夠創(chuàng)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(dǎo)電而且還能裝載藥物、細(xì)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?qū)⑺鼈兂练e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(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程師高偉補(bǔ)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(shù)可以到達(dá)深層組織，并能打印各種材料，用于廣泛的應(yīng)用，同時(shí)保持優(yōu)異的生物相容性?！?/span>

3D打印形狀示例（圖片來源：Elham Davoodi和Wei Gao） 

對于兔子來說，科學(xué)家已經(jīng)能夠深入到皮下4厘米的深度。在對患有膀胱癌的小鼠進(jìn)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(xì)胞生長。研究小組發(fā)現(xiàn)，使用DISP方法比傳統(tǒng)注射藥物可以更快、更大程度地消除癌細(xì)胞。

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

編譯整理：3dnatives