據(jù)最新一期《科學(xué)》雜志報道，美國杜克大學(xué)和哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院工程師開發(fā)出一種生物兼容墨水。通過吸收超聲波，這種墨水可凝固成不同的3D形狀和結(jié)構(gòu)。該墨水可用于深層組織以及從骨骼愈合到心臟瓣膜修復(fù)等各種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中。

研究人員開發(fā)的深度穿透聲體積打印法(DVAP)，涉及一種超聲波墨水，它對聲波而不是光起反應(yīng)，超聲波可穿透比光深100多倍的深度，這使墨水能夠在前所未有的組織深度創(chuàng)造出對生物醫(yī)學(xué)有用的結(jié)構(gòu)。

研究人員能夠根據(jù)不同的用途調(diào)整超聲波墨水的配方。例如，如果想要創(chuàng)建一種支架來幫助修復(fù)骨折或彌補(bǔ)骨丟失，就可以在墨水中添加骨礦物顆粒。這種靈活性還允許研究人員根據(jù)使用情況將配方設(shè)計得更耐用或更易降解，他們甚至可以調(diào)整最終印刷品的顏色。

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DAVP通過使用聚焦超聲波固化聲波墨水來打印3D結(jié)構(gòu)。聲熱效應(yīng)觸發(fā)聲墨水分解，在超聲聚焦區(qū)形成聚合物網(wǎng)絡(luò)。

該團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了3項(xiàng)測試，作為對新技術(shù)的概念驗(yàn)證。首先是用墨水封堵山羊左心耳。他們使用導(dǎo)管將超聲波墨水輸送到山羊心臟的左心耳，超聲波探頭發(fā)射聚焦的超聲波穿過12毫米的組織，在不損害周圍任何器官的情況下硬化墨水。墨水安全地黏合在心臟組織上，并具有足夠的靈活性，可承受模仿心臟跳動的運(yùn)動。

隨后，團(tuán)隊(duì)測試了DVAP用于組織重建和再生的潛力。在用雞腿制作了骨缺損模型后，研究小組注入了超聲波墨水，并用超聲波穿過10毫米的皮膚和肌肉組織層樣本使其硬化。由此產(chǎn)生的材料與骨骼無縫結(jié)合，對周圍組織沒有任何負(fù)面影響。研究人員還表示，DVAP可用于藥物輸送。

生物墨水可用于3D打印。當(dāng)然，它并不是人們生活中常見的墨水，而是一種水凝膠。利用生物墨水，3D打印機(jī)能制造出與實(shí)際器官組織相似的人造組織。此次，科研人員讓墨水具備了在特定位置變形的能力。實(shí)驗(yàn)中，墨水進(jìn)入山羊心臟左心耳，超生波讓它安全黏合于心臟組織，同時不波及任何周圍器官。超聲波可穿透的深度更深，這使得墨水可以在人體深層組織中發(fā)揮作用，比如“縫合”骨骼，修復(fù)心臟瓣膜，或者深入腫瘤附近釋放藥物。