陈根：通过声波，可直接3D打印医疗植入物？_风闻

文|陈根

近年来，要说在科技领域最火热的项目，3D打印无疑占据一席之地。3D打印，又称增材制造，是一种以数字模型为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

目前，3D打印已广泛应用于航空航天、汽车、模具、电子、建筑、服装等领域。**随着3D打印技术的日渐成熟，其在医疗方面也发挥着越来越不可忽视的作用。**此前，已有研究人员利用患者自身细胞打印出替代耳朵的案例。

近日，康科迪亚大学的研究人员开发了一种利用声音将液体凝固成塑料的方法，这种3D打印方法可用于直接在人体构建医疗植入物。该方法被称为直接声音打印(Direct Sound Printing,DSP)。

光激活和热激活反应在聚合物聚合或熔化/沉积的增材制造(AM)过程中占主导地位。现有的增材制造能源（光和热）没有充分利用化学潜力来控制参数。然而，超声激活的声化学反应提供了一种独特的方式，其能将能量引导到正确的位置，并通过一个叫做空化的过程形成一个小气泡**，将从而使参数推到极限。**

鉴于这种方法，研究中，科学家们先使用换能器来发送聚焦的超声波脉冲，然后穿过一个腔室的两侧并进入其中的液体聚二甲基硅氧烷(PDMS)树脂。这样会产生超声波场，使得快速振荡的微观气泡在树脂的特定位置暂时形成。

当气泡开始振荡时，内部的温度会上升到大约15000开氏度，并且内部的压力会攀升到超过1000巴（14504psi）。温度和压力的突然升高虽然只持续皮秒（万亿分之一秒），但也会导致树脂在气泡的确切位置固化。

为了创建所需的形状，换能器沿着预定的路径移动，逐个像素地固化液体。随后通过调整超声波频率的持续时间和所用材料的粘度，来控制物体的微观结构。就这样，声空化在打印树脂或树脂混合介质中产生化学活性区域，实现从液体到固体的快速相变。

目前，相关研究成果“Direct Sound Printing”，已发表在Nature Communications杂志上。