人類醫學重大突破！全球首創「無創3D列印術」
近日，科學家們推出了一種革命性技術——利用聚焦超聲在人體內部無創列印複雜的生物組織結構，開啟了癌症治療、生物電子學及再生醫學等領域的全新可能。
在不切開皮膚的前提下，直接在體內完成3D列印——這聽起來像科幻小說中的情節，如今已由科學家們變成現實！
來自加州理工學院（Caltech）的研究團隊，近日在《科學》（Science）雜誌上發表了一項突破性的「體內聲波列印技術」（Deep tissue In vivo Sound Printing，DISP）！
不僅無需手術刀，還能在組織深處構建複雜結構，為癌症治療、生物電子學和再生醫學開闢全新路徑。
技術核心：超聲波 + 生物墨水 = 體內成型
這項由生物醫學工程師高偉（Wei Gao）與其前博士后達伍迪（Elham Davoodi）領導的研究，徹底顛覆了傳統3D列印的思維模式。
傳統列印依賴噴嘴逐層堆積材料，而DISP完全不使用噴嘴，而是通過注射器將定製液體生物墨水注入體內，再利用聚焦高頻超聲波對目標區域輕柔加熱幾度，引發一連串分子反應，使液體瞬間凝固成類似組織的凝膠。
核心機制來自一種脂質體（liposome）的納米囊泡，它們在常溫下穩定，但在超聲波引起的輕微加熱中破裂，釋放交聯因子，與墨水中的海藻酸鹽或明膠迅速反應，形成穩定且生物相容的水凝膠結構。
從星形到淚滴：精準列印，不止有形狀
為了精準控制列印過程，研究人員在墨水中加入了「氣體囊泡」（gas vesicles）——這些納米結構在超聲成像下可被追蹤，使列印過程實時可視化，確保每一個圖案都在預設位置正確凝固。
列印速度高達每秒40毫米，解析度達到150微米（約等於一根粗人類頭髮的寬度）。DISP能列印出各種幾何形狀：星星、淚滴、新月、風車……精準度媲美外科手術。
更重要的是，這些生物墨水不僅能列印形狀，還可根據用途添加不同功能材料！
如導電納米材料用於植入感測器、活細胞促進組織修復、或生物粘合劑用於封閉傷口和固定植入體。
動物實測：從腫瘤靶向釋放到肌肉深層列印
為了驗證DISP的實際應用潛力，研究團隊在兩種動物模型中進行測試：在小鼠體內膀胱腫瘤旁列印藥物儲層：墨水中載入常見化療藥物阿黴素（doxorubicin），以實現長效緩釋，解決傳統膀胱癌治療藥物快速流失的問題。
在兔子體內肌肉組織中深層列印水凝膠支架：墨水被精準注入皮下幾厘米的深度，凝膠形成穩定，無明顯副作用。
如果未來需要移除這些結構，研究人員也在豬和雞組織模型中演示了可逆操作——使用一種常用於重金屬中毒治療的化學劑即可選擇性溶解凝膠。
高偉指出：「不僅能列印在組織內，也可以按需移除。」
「無聲手術」：新一代聲波列印解決老問題
DISP並非第一個嘗試在體內列印的技術。早期使用紅外光觸發反應，但穿透組織效果差；而直接用超聲引發反應的技術，曾因氣泡生成和過熱造成組織損傷而被擱置。
DISP採用的是間接觸發機制：通過超聲激活脂質體，再由其引發墨水凝固，最大限度降低熱損傷風險，同時提升了列印速度和精度。
這是一條全新的技術路線，為那些不適宜傳統手術的患者提供可能——尤其在腫瘤治療或微創修復領域，潛力巨大。
另一場速度革命：墨爾本的「聲泡印表機」
而在大洋彼岸，澳大利亞墨爾本大學的工程師們則聚焦列印速度與細胞精準定位。
他們研發出全球首個高精度高速生物印表機，可在數秒內列印出從大腦軟組織到硬骨結構的各類組織模型！
該技術由生物系統實驗室負責人大衛·柯林斯（David Collins）教授領導，利用聲波氣泡（vibrating bubbles）來操控細胞排列，從而在結構複雜的人體組織中實現精確建模。
柯林斯表示：「細胞像汽車零件一樣，需要被精確排列，才有功能。」
這款印表機省去了傳統逐層堆積的緩慢過程，避免了細胞受損，還可直接在實驗室培養皿中完成列印，提升了結構完整性與無菌性。
他們聲稱該系統比現有技術快350倍，並已吸引了來自彼得·麥卡勒姆癌症中心、哈佛醫學院和斯隆·凱特琳癌症中心等60多位研究者的關注與合作。
從實驗室到臨床，連接的不只是組織
兩項前沿技術雖然路徑不同，但目標一致——讓3D生物列印從實驗室走向臨床應用。
DISP重塑了體內列印的可能性，用「無刀」方式精準構建藥物載體、組織支架、電子設備。
墨爾本團隊則以速度與細胞定位精度打開生物列印新局面，加速疾病建模和個性化醫療的發展。
在這場「聲波+生物墨水」的創新賽跑中，我們看到的是醫學工程與生命科學交匯的光明未來。
技術不再只是工具，而是醫治與修復人類身體的新語言。
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