人类医学重大突破！全球首创“无创3D打印术”
近日，科学家们推出了一种革命性技术——利用聚焦超声在人体内部无创打印复杂的生物组织结构，开启了癌症治疗、生物电子学及再生医学等领域的全新可能。
在不切开皮肤的前提下，直接在体内完成3D打印——这听起来像科幻小说中的情节，如今已由科学家们变成现实！
来自加州理工学院（Caltech）的研究团队，近日在《科学》（Science）杂志上发表了一项突破性的“体内声波打印技术”（Deep tissue In vivo Sound Printing，DISP）！
不仅无需手术刀，还能在组织深处构建复杂结构，为癌症治疗、生物电子学和再生医学开辟全新路径。
技术核心：超声波 + 生物墨水 = 体内成型
这项由生物医学工程师高伟（Wei Gao）与其前博士后达伍迪（Elham Davoodi）领导的研究，彻底颠覆了传统3D打印的思维模式。
传统打印依赖喷嘴逐层堆积材料，而DISP完全不使用喷嘴，而是通过注射器将定制液体生物墨水注入体内，再利用聚焦高频超声波对目标区域轻柔加热几度，引发一连串分子反应，使液体瞬间凝固成类似组织的凝胶。
核心机制来自一种脂质体（liposome）的纳米囊泡，它们在常温下稳定，但在超声波引起的轻微加热中破裂，释放交联因子，与墨水中的海藻酸盐或明胶迅速反应，形成稳定且生物相容的水凝胶结构。
从星形到泪滴：精准打印，不止有形状
为了精准控制打印过程，研究人员在墨水中加入了“气体囊泡”（gas vesicles）——这些纳米结构在超声成像下可被追踪，使打印过程实时可视化，确保每一个图案都在预设位置正确凝固。
打印速度高达每秒40毫米，分辨率达到150微米（约等于一根粗人类头发的宽度）。DISP能打印出各种几何形状：星星、泪滴、新月、风车……精准度媲美外科手术。
更重要的是，这些生物墨水不仅能打印形状，还可根据用途添加不同功能材料！
如导电纳米材料用于植入传感器、活细胞促进组织修复、或生物粘合剂用于封闭伤口和固定植入体。
动物实测：从肿瘤靶向释放到肌肉深层打印
为了验证DISP的实际应用潜力，研究团队在两种动物模型中进行测试：在小鼠体内膀胱肿瘤旁打印药物储层：墨水中加载常见化疗药物阿霉素（doxorubicin），以实现长效缓释，解决传统膀胱癌治疗药物快速流失的问题。
在兔子体内肌肉组织中深层打印水凝胶支架：墨水被精准注入皮下几厘米的深度，凝胶形成稳定，无明显副作用。
如果未来需要移除这些结构，研究人员也在猪和鸡组织模型中演示了可逆操作——使用一种常用于重金属中毒治疗的化学剂即可选择性溶解凝胶。
高伟指出：“不仅能打印在组织内，也可以按需移除。”
“无声手术”：新一代声波打印解决老问题
DISP并非第一个尝试在体内打印的技术。早期使用红外光触发反应，但穿透组织效果差；而直接用超声引发反应的技术，曾因气泡生成和过热造成组织损伤而被搁置。
DISP采用的是间接触发机制：通过超声激活脂质体，再由其引发墨水凝固，最大限度降低热损伤风险，同时提升了打印速度和精度。
这是一条全新的技术路线，为那些不适宜传统手术的患者提供可能——尤其在肿瘤治疗或微创修复领域，潜力巨大。
另一场速度革命：墨尔本的“声泡打印机”
而在大洋彼岸，澳大利亚墨尔本大学的工程师们则聚焦打印速度与细胞精准定位。
他们研发出全球首个高精度高速生物打印机，可在数秒内打印出从大脑软组织到硬骨结构的各类组织模型！
该技术由生物系统实验室负责人大卫·柯林斯（David Collins）教授领导，利用声波气泡（vibrating bubbles）来操控细胞排列，从而在结构复杂的人体组织中实现精确建模。
柯林斯表示：“细胞像汽车零件一样，需要被精确排列，才有功能。”
这款打印机省去了传统逐层堆积的缓慢过程，避免了细胞受损，还可直接在实验室培养皿中完成打印，提升了结构完整性与无菌性。
他们声称该系统比现有技术快350倍，并已吸引了来自彼得·麦卡勒姆癌症中心、哈佛医学院和斯隆·凯特琳癌症中心等60多位研究者的关注与合作。
从实验室到临床，连接的不只是组织
两项前沿技术虽然路径不同，但目标一致——让3D生物打印从实验室走向临床应用。
DISP重塑了体内打印的可能性，用“无刀”方式精准构建药物载体、组织支架、电子设备。
墨尔本团队则以速度与细胞定位精度打开生物打印新局面，加速疾病建模和个性化医疗的发展。
在这场“声波+生物墨水”的创新赛跑中，我们看到的是医学工程与生命科学交汇的光明未来。
技术不再只是工具，而是医治与修复人类身体的新语言。
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