基于影像引导的深层组织原位3D打印，用于非手术植入物和药物递送

[研究论文内容]

三维（3D）打印是一种有价值的工具，可用于生成患者特异性植入物，无论是在体外还是直接在体内。前一种方法的局限性在于需要进行手术植入，而后一种方法则受到对前体材料的需求以及对体内使用安全的聚合方法的限制，该方法可以从体外精确激活。Davoodi et al.开发了一种平台，该平台使用影像引导的超声打印，其穿透深度远大于其他方法（参见 Kuang 的观点）。作者将交联剂加载到低温敏感的脂质体中，以便掺入可调的生物墨水中。体内演示包括在小鼠膀胱和兔子腿部肌肉深处靠近病变区域进行打印。—Marc S. Lavine

摘要

三维打印为患者特异性植入物和治疗提供了希望，但通常受到侵入性手术程序需求的限制。为了解决这个问题，我们开发了一种影像引导的深层组织原位声波打印（DISP）平台。通过将加载了交联剂的低温敏感脂质体整合到生物墨水中，DISP 能够使用聚焦超声精确、快速、按需地交联各种功能性生物材料。基于气囊的超声成像提供实时监测，并允许在活体动物中创建定制的图案。我们通过成功地在小鼠膀胱附近和兔子腿部肌肉深处进行原位打印，验证了 DISP，展示了其在局部药物递送和组织替代方面的潜力。DISP 打印导电、载药、载细胞和生物粘附性生物材料的能力证明了其在各种生物医学应用中的多功能性。

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用声波复制组织 By Xiao Kuang, Science, 2025 年 5 月 8 日

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出版在

Science 第 388 卷 | 第 6747 期，2025 年 5 月 8 日

版权

版权所有 © 2025 The Authors，保留部分权利；独家被许可人 American Association for the Advancement of Science。不声明对美国政府原始作品的所有权。 https://www.sciencemag.org/about/science-licenses-journal-article-reuse 这是一篇根据 Science Journals Default License 条款分发的文章。

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收到：2024 年 9 月 8 日 接受：2025 年 3 月 3 日 印刷出版：2025 年 5 月 8 日

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荧光显微镜检查是在加州大学洛杉矶分校（UCLA）加州纳米系统研究所（California NanoSystems Institute）的高级光学显微镜/光谱实验室和 Leica Microsystems Center of Excellence（RRID：SCR_022789）进行的，并获得了 NIH 共享仪器基金 S10OD025017 和 NSF 重大研究仪器基金 CHE-0722519 的资助。TEM 成像得到了国家科学基金会 BioPACIFIC 材料创新平台（BioPACIFIC Materials Innovation Platform ）（DMR-1933487）和美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）（S10OD18111）的资助。

资金来源：

这项工作由以下机构资助：美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）资助 R01DC021461 和 R01HL155815（给 W.G.）；美国癌症协会（American Cancer Society）资助 RSG-21-181-01-CTPS（给 W.G.）； Heritage Medical Research Institute（给 W.G.）；美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）资助 T32EB023858（给 E.D.）；美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）资助 T32GM145388（给 S.S.N.）；UCLA 的挑战倡议（Challenge Initiative at UCLA）（给 P.S.W.）

作者贡献：

概念化：E.D. 和 W.G.。方法学：E.D. 和 W.G.。调查：E.D.、J.L.、X.M.、A.H.N.、J.Y.、G.L.、E.S.S.、S.L.、H.M.、G.K.、J.W.、J.W.Y、Y.Z.、L.S.L.、Z.J.、B.S.、S.S.N.。资金获取：W.G.。监督：W.G.、L.V.W.、T.K.H.、P.S.W.、Q.Z.、A.K.、D.W. 和 M.G.S.。写作 - 原始草稿：E.D. 和 W.G.。写作 - 评论与编辑：所有作者。

利益竞争：

W.G. 是 Persperity Health 的联合创始人兼顾问。L.S.L. 在 BLOCH Quantum Imaging Solutions 中拥有经济利益，尽管后者并未支持这项工作。W.G. 和 E.D. 是加州理工学院（California Institute of Technology）提交的专利申请 US18/444,514 的发明人。

数据和材料的可用性：

可应要求提供用于超声打印过程热模拟的定制有限元分析代码。所有其他数据均可在正文或补充材料中找到。

许可信息：

版权所有 © 2025 the authors，保留部分权利；独家被许可人 American Association for the Advancement of Science。不声明对美国政府原始作品的所有权。https://www.science.org/about/science-licenses-journal-article-reuse

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Elham Davoodi et al., 影像引导的深层组织原位声波打印, Science 388, 616-623 (2025). DOI:10.1126/science.adt0293

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  1. Xiao Kuang, 用声波复制组织, Science, 388, 6747, (588-589), (2025)./doi/10.1126/science.adx2433 摘要

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标题: 原位3D打印用于非手术植入和药物递送