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科学家使用聚焦超声波进行3D打印,可用于制备药物递送微型装置

发布时间:2023-12-14浏览次数:789

日前,一支科研团队研发出一种名为深穿透声学体积印刷(DAVP,deep-penetrating acoustic volumetric printing)的新技术。该技术突破了传统3D打印方法在处理不透明材料时的限制,使其能够在这些材料中实现精准的3D结构打印,在声学和材料科学方面开辟了新的研究路径。此外,本次成果也促进了人们对于声学墨水和超声波打印技术的深入理解。

与此同时,研究人员通过使用聚焦超声波(FUS,focused ultrasound)来进行3D打印,在穿透不透明介质方面具有显著优势。这被审稿人认为是“光学3D打印方法的重大突破”。

此外,审稿人也十分赞赏声学墨水的材料组合,这一组合通过对超声波加热的反应来调节粘度和声学吸收,可以有效减少流动并增加加热效率。

但是,这项成果并不意味着基于声学的3D打印技术会完全取代传统光聚合3D打印,而是提供了一种新的选择。

本次技术可以在传统方法难以作用的环境中实现打印,特别是在不透明的光学材料中比如生物组织之中进行打印。其所具备的材料灵活性、以及深度穿透能力,使它在特定应用领域之中具有巨大潜力。

预计DAVP技术可以带来多种潜在应用前景:首先,在生物医学工程领域,这项技术可被用于创建组织工程所需的支架,助力损伤组织的修复和再生。其次,它还能用于开发精确投送药物的微型装置,从而实现针对特定疾病的靶向治疗。再次,DAVP 技术也可用于制造微型医疗工具和设备。

总体来说,这项技术将大幅提升医疗手段的精准度和效率,为患者带来更好的治疗体验和治疗结果。

日前,相关论文以《自增强声波墨水可实现深度穿透声波体积打印》(Self-enhancing sono-inks enable deep-penetration acoustic volumetric printing)为题发在Science期刊。

Xiao Kuang、Qiangzhou Rong、Saud Belal是共同一作,美国杜克大学姚俊杰教授和美国哈佛大学Yu Shrike Zhang教授担任共同通讯作者。


从左到右:姚俊杰、Yu Shrike Zhang

目前,研究人员所能实现的最小打印尺度大约是数百微米,这是通过优化声波的聚焦和控制、以及改进墨水配方实现的。后续,他们将进一步缩小这一尺度,比如采用更高频率的超声波,以提高打印的精细度和适用性。

虽然现阶段 DAVP 在纳米尺度上的适用性有限,但未来他们计划通过改进技术和材料来扩展其精确度和适用范围。

同时,他们将重点提升打印精度、墨水的响应速度和生物兼容性,也将探索更多种类的材料,以进一步扩展技术的应用范围,尤其是拓展其在生物医学应用方面的潜力。另外,他们还希望与临床医学界合作,以便将这项技术用于医疗程序和治疗之中。

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