超声波墨水实现深层组织3D打印

据最新一期《科学》杂志报道，美国杜克大学和哈佛大学医学院工程师开发出一种生物兼容墨水。通过吸收超声波，这种墨水可凝固成不同的3D形状和结构。该墨水可用于深层组织以及从骨骼愈合到心脏瓣膜修复等各种生物医学应用中。

研究人员开发的深度穿透声体积打印法(DVAP)，涉及一种超声波墨水，它对声波而不是光起反应，超声波可穿透比光深100多倍的深度，这使墨水能够在前所未有的组织深度创造出对生物医学有用的结构。

研究人员能够根据不同的用途调整超声波墨水的配方。例如，如果想要创建一种支架来帮助修复骨折或弥补骨丢失，就可以在墨水中添加骨矿物颗粒。这种灵活性还允许研究人员根据使用情况将配方设计得更耐用或更易降解，他们甚至可以调整最终印刷品的颜色。

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DAVP通过使用聚焦超声波固化声波墨水来打印3D结构。声热效应触发声墨水分解，在超声聚焦区形成聚合物网络。

该团队进行了3项测试，作为对新技术的概念验证。首先是用墨水封堵山羊左心耳。他们使用导管将超声波墨水输送到山羊心脏的左心耳，超声波探头发射聚焦的超声波穿过12毫米的组织，在不损害周围任何器官的情况下硬化墨水。墨水安全地黏合在心脏组织上，并具有足够的灵活性，可承受模仿心脏跳动的运动。

随后，团队测试了DVAP用于组织重建和再生的潜力。在用鸡腿制作了骨缺损模型后，研究小组注入了超声波墨水，并用超声波穿过10毫米的皮肤和肌肉组织层样本使其硬化。由此产生的材料与骨骼无缝结合，对周围组织没有任何负面影响。研究人员还表示，DVAP可用于药物输送。

生物墨水可用于3D打印。当然，它并不是人们生活中常见的墨水，而是一种水凝胶。利用生物墨水，3D打印机能制造出与实际器官组织相似的人造组织。此次，科研人员让墨水具备了在特定位置变形的能力。实验中，墨水进入山羊心脏左心耳，超生波让它安全黏合于心脏组织，同时不波及任何周围器官。超声波可穿透的深度更深，这使得墨水可以在人体深层组织中发挥作用，比如“缝合”骨骼，修复心脏瓣膜，或者深入肿瘤附近释放药物。