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2023/12/15
微創手術超音波,3D列印液體植入物!
最理想的
微創手術
是以液體形式注射植入物,然後迅速凝固,現在
3D列印技術
也來摻一腳!一種結合超音波的3D列印技術即將令這項理想成真。
列印在心臟模型內的固化聲諾墨水結構(紅色部分)
最常見的3D列印類型是透過沉積連續的黏性材料層,然後硬化來建構
3D物體
。另一種成熟的3D列印方法稱為體積列印,是透過容器的透明頂部、側面照射光束或圖案,令容器的內部裝有光敏
凝膠
樹脂。
只要樹脂暴露在光線下就會固化——容器中的其餘
樹脂
仍然是凝膠,但透過移動光線,使光線到達樹脂的不同部分,就可以逐漸建構出非常詳細的
3D物體
。
為了使光線到達目標位置,容器和樹脂都必須是透明的,但由於人體皮膚和
生物組織
幾乎不透明,因此光線只能到達幾毫米處,也就是在目前的技術下,無法在人體內建造植入物。
考慮到這個限制,杜克大學和哈佛醫學院的科學家發明了一種全新的超音波技術,稱為深度穿透聲學體積列印(DAVP)。它不使用
光敏樹脂
,而是使用生物相容性的音波「
墨水
」(稱為音波墨水),這種墨水的配方是在吸收超音波脈衝時加熱,然後固化。
這種黏性墨水能夠被注射到需要植入的身體部位,然後暴露於聚焦的深層超音波中。一旦
植入物
本身固化成所需要的形式,任何殘留的墨水都可以使用注射器從體內清除。
根據預期的應用,聲諾墨水可以被配製成持久或
可生物降解
的,並模仿不同類型的生物組織,例如
骨骼
。
以上的例子是DAVP用於山羊心臟的左心耳,這種技術可降低心臟內形成血栓的風險
在迄今為止進行的實驗室測試中,科學家已經使用DAVP技術對山羊心臟的一部分進行封閉(治療非瓣膜性心房顫動時的方法),然後修復雞腿上的骨缺損,並在肝組織內分配水凝膠,列印化療藥物。
科學家指出,因為現在可以透過組織進行列印,所以它在傳統上涉及非常侵入性和破壞性的方法,在手術和治療中將有許多潛在的應用,而這項工作也將為
3D列印世界
開闢新途徑,科學家也正共同探索該工具的潛力。
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