3D打印最新Science，中国学者团队！

2025年5月13日

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3D打印技术参考注意到，2025年3D打印技术领域第5篇Science文章于5月8日发表。来自发表了题为“Imaging-guided deep tissue in vivo sound printing”的文章。该文章的通讯作者教授，本科就读华中科技大学，硕士毕业于清华大学，现为加州理工学院医学工程教授。

这项研究的重要突破在于，其推出了一个体内3D打印平台，该平台可在实时成像的引导下，使用聚焦超声对活性组织深处的特定位置3D打印生物材料或聚合物。这项工作为组织再生、靶向药物递送、生物电子学和非侵入性治疗开辟了方向。

体内3D打印已成医学研究前沿，超声波技术优势与挑战并存

医学3D打印已经不仅仅局限于从体外制造再赋能医学，3D打印技术参考注意到，深穿透3D打印已成为当前医学工程发展的一个重要方向，其依赖的能量源通常是近外光和超声波。近红外光用于体内3D打印的局限在于穿透力非常有限，只能到达皮下，而超声技术具有深部组织穿透和非侵入性等优势，且具备实时成像能力，可用于精确定位和控制生物材料的原位制造，是当前实现体内3D打印研究的热点，此前哈佛大学也曾将该技术发表在Science上。

本想研究同期评论指出，聚焦超声波可以将高能声波传递到皮肤下深度达20厘米的局部区域，具体取决于超声波的频率和组织的类型。高声学能量还可以与材料相互作用，引发各种化学、物理和生物反应，实现定制化学反应、检测和治疗。但体内的超声3D打印比看起来更加具有挑战性。

利用声波触发化学反应，需要开发声触发墨水，即预聚物的液态配方，但超声波引起振荡气泡和流体运动可能会破坏注入的墨水材料，导致打印速度慢和制造分辨率差。另外，即便可以快速固化，墨水中存在的小反应分子和局部热生成可能会带来生物相容性风险。

超声聚焦+实时成像，实现精准体内3D打印

这项研究开发了一种新方法，将超声波与低温敏感脂质体实现结合。这种脂质体是一种球形细胞状囊泡，带有保护性脂肪层，常用于药物输送。在这项研究中，研究人员将交联剂装载到脂质体中，并将其嵌入聚合物溶液中，该溶液包含想要打印的聚合物单体、可以显示交联发生时间的成像造影剂，以及希望输送的物质——如治疗药物。此外，还可以添加其他成分，如细胞和导电材料（碳纳米管或银），然后将复合生物墨水直接注射到体内。

脂质体颗粒对低温敏感，这意味着通过使用聚焦超声波将小目标区域的温度升高约5℃，即可触发有效载荷的释放并启动聚合物的3D打印。具体的说，只需将温度升高几度，脂质体颗粒就能释放交联剂，交联剂释放到哪里，局部聚合或打印就会在哪里发生。

该团队使用源自细菌的气囊作为成像造影剂。这些气囊，即充满空气的蛋白质胶囊，在超声成像中清晰可见，并且对液态单体溶液交联形成凝胶网络时发生的化学变化非常敏感。当这种转变发生时，气囊的对比度实际上会发生变化，可以通过超声成像检测到，这使得科学家能够轻松识别聚合交联发生的时间和精确位置，从而在活体动物体内打印确定的图案。