Để giữ cho các phẫu thuật tối thiểu xâm lấn, sẽ tốt nếu các implante có thể được tiêm vào cơ thể dưới dạng chất lỏng, sau đó đóng rắn khi ở đúng vị trí. Nhưng một quy trình in 3D mới dựa trên sóng siêu âm có thể một ngày nào đó làm cho điều đó trở nên khả thi.
Loại phổ biến nhất của in 3D bao gồm việc xây dựng các đối tượng ba chiều bằng cách đặt lớp lớp chất nhầy liên tiếp mà sau đó đóng rắn. Một phương pháp in 3D đã được thiết lập khác, được biết đến là in 3D theo thể tích, bao gồm việc chiếu tia hoặc mô hình ánh sáng qua phần trên và các bên trong của một hộp chứa, bên trong đó là một hỗn hợp gelatinous nhạy sáng.
Bất cứ nơi nào hỗn hợp đó được chiếu sáng, nó sẽ polymer hóa (đóng rắn) – phần còn lại của hỗn hợp trong hộp vẫn là một gel. Bằng cách di chuyển nguồn sáng xung quanh, để nó đạt đến các phần khác nhau của hỗn hợp, có thể từ từ xây dựng lên một đối tượng ba chiều rất chi tiết.
Một trong những yếu tố hạn chế của in 3D theo thể tích là thực tế là để ánh sáng đến được đích, hộp và hỗn hợp phải trong suốt. Vì da người và mô sinh học gần như mù, ánh sáng chỉ có thể đi qua vài millimet thông qua chúng. Điều này có nghĩa là, trong hình thức hiện tại, phương pháp không thể được sử dụng để xây dựng các implante bên trong cơ thể.
Với hạn chế này trong tâm trí, các nhà khoa học từ Đại học Duke và Harvard Medical School đã phát minh một phương pháp mới dựa trên âm thanh được gọi là deep-penetrating acoustic volumetric printing, hay DVAP. Thay vì một hỗn hợp nhạy sáng, nó sử dụng một “mực” siêu âm tương thích sinh học – được biết đến là sono-ink – được thiết kế để nóng lên và sau đó đóng rắn khi hấp thụ xung siêu âm.
Mực nhầy đó có thể được tiêm vào phần cơ thể nơi cần một implant, sau đó phơi mặt cho các sóng siêu âm tiếp cận sâu được gửi bởi một đầu dò ngoại vi tập trung chiến lược. Khi implant chính nó đã polymer hóa thành hình dạng mong muốn, bất kỳ mực dư thừa nào có thể được loại bỏ khỏi cơ thể bằng một ống tiêm.
Tùy thuộc vào ứng dụng dự kiến, sono-ink có thể được định hình để bền lâu hoặc phân hủy sinh học, và để mô phỏng các loại mô sinh học khác nhau như xương.
Trong các thử nghiệm thí nghiệm đã thực hiện cho đến nay, các nhà khoa học đã sử dụng công nghệ DVAP để kín đáo một phần của trái tim của một con dê (như là cần thiết khi điều trị nhồi máu cơ tim không đảng van), sửa chữa khuyết tật xương trong chân gà, và in 3D các hydrogel phân phối thuốc hóa trị liệu bên trong mô gan.
“Do chúng ta có thể in thông qua mô, điều này mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong phẫu thuật và điều trị mà truyền thống liên quan đến các phương pháp rất xâm lấn và gây nhiễu loạn,” giáo sư cấp hai tại Đại học Duke, Junjie Yao, người dẫn đầu nghiên cứu cùng với giáo sư cấp hai tại Harvard Y. Shrike Zhang và nghiên cứu viên sau tiến sĩ Xiao Kuang nói. “Công việc này mở ra một hướng mới hứng thú trong thế giới in 3D, và chúng tôi rất hứng thú khám phá tiềm năng của công cụ này cùng nhau.”