Многие хирургические вмешательства могли бы быть гораздо менее инвазивными, если бы имплантаты можно было печатать прямо внутри человеческого тела, например, вводя в нужную область жидкие «чернила», которые затвердевали бы на месте. Новая ультразвуковая технология 3D-печати DVAP, разработанная учёными из Дьюкского университета и Медицинской школы Гарварда, возможно, позволит в будущем воплотить эту концепцию в реальность.
Самый распространённый тип 3D-печати является аддитивным: трёхмерные объекты создаются путём послойного нанесения жидкого или вязкого материала, который постепенно затвердевает. Кроме того, набирает популярность метод так называемой объёмной (volumetric) печати, принцип работы которого заключается в прицельном световом воздействии на прозрачный фоточувствительный желатинообразный материал, заполняющий камеру с прозрачными гранями. При последующей фотополимеризации материала в заданных участках оставшийся гель удаляют. Хотя оба метода позволяют производить достаточно сложные и детализованные трёхмерные объекты, они неприменимы в организме человека. Учитывая их ограничения и недостатки, исследователи из Дьюкского университета и Медицинской школы Гарварда разработали новую технологию ультразвуковой 3D-печати DVAP (deep-penetrating acoustic volumetric printing) или глубокопроникающую акустическую объёмную печать.
Технология DVAP является логичным продолжением идеи объёмной полимеризирующей печати, однако, как можно догадаться из названия, вместо лучей света для затвердевания материала она полагается на ультразвуковые волны. Данная методика лишена недостатков своей предшественницы, поскольку она позволяет использовать непрозрачные чернила (так называемые sono-ink), на которые возможно воздействовать со значительно большего расстояния при помощи наружного ультразвукового датчика (трансдьюсера). По словам учёных, в зависимости от предназначения имплантата, ультразвуковым чернилам можно придать соответствующие параметры, чтобы по окончании полимеризации они имитировали различные биологические ткани, например, пластичную мембрану или прочную кость. После придания чернилам нужной формы остаток материала можно удалить при помощи специального шприца.
На этапе лабораторных испытаний ультразвуковой технологии 3D-печати учёные «запечатали» часть сердца козы (как при лечении неклапанной фибрилляции предсердий), исправили дефект кости в куриной ноге и распечатали гидрогелевую капсулу для местного введения препарата химиотерапии в ткани печени, которая рассасывается по завершении выполнения своей функции. По словам исследователей, поскольку ультразвук свободно проходит сквозь ткани, технология DVAP открывает немало перспектив для совершенствования терапевтических и хирургических процедур, которые традиционно являются инвазивными или даже травматичными.