如果一台3D打印机能在几秒钟内制造出柔软的活体组织，而不是像传统方式那样逐层缓慢构建，会怎样？

洛桑联邦理工学院的研究人员正朝着这一目标迈进。他们改进的是一种未来派制造技术，该技术利用全息图和激光在液态树脂中瞬间形成复杂物体。这种新型全息3D打印平台能够比以前的方法更快、更大且更精确地制造出精细的活体结构。近日，相关研究发表于《光：科学与应用》。

人体耳朵模型在全息投影下投射在样品瓶上的影像。图源：洛桑联邦理工学院

这项技术被称为断层体积增材制造（TVAM），其工作原理更像是CT扫描的逆向过程，而不是传统的3D打印机。该系统不是逐层堆叠材料，而是将光图案投射到一个装满光敏树脂的旋转小瓶上。只要积累的光能量足够，液体会迅速固化成一个完整的3D结构。

在2025年发表的前期工作中，洛桑联邦理工学院的科学家通过使用全息图来控制光波的相位而非亮度，改进了这一过程。这一改变使系统能够保留更多的激光能量，从而大幅提高了打印效率。

如今，该研究团队将这项技术推向了新的高度。得益于新开发的一种装置，首次在体积3D打印机内部直接控制激光束的相位，他们最新的平台比以往的全息TVAM系统效率高出70倍。

在测试中，该团队在数秒内制造出毫米级物体，并在几分钟内制造出厘米级物体。这种相位控制系统还支持自愈合光束，使得打印机能够在散射光的材料中制造出更精确的结构。

“我们方法所展示的效率和精度，最终使得以接近临床规模的尺度生物打印组织样结构成为可能。”洛桑联邦理工学院教授Christophe Moser说。“尽管嵌入的细胞导致光散射增加，我们打印的结构仍比以前的全息方法所获得的要大得多。”

研究人员使用一个150毫瓦的激光二极管，打印出了一个真人大小的人耳，这标志着朝着用于重建医学的生物打印植入物迈出了重要一步。在另一个涉及较小打印结构的实验中，嵌入的活细胞在六天后仍然保持活性，并形成了有组织的细胞网络。

使用全息体积增材制造技术在明胶基树脂中打印出的人体耳朵模型。图源：洛桑联邦理工学院

为了改善表面光滑度，研究人员将他们的光引擎与一种减少散斑的新技术相结合。

“我们的方法使体积打印更接近真实比例的植入物，以及使用低功率激光源进行生物兼容性制造。”该论文第一作者、洛桑联邦理工学院博士生Maria Alvarez-Casta?o说。

该团队在未来的研究将侧重于提高投影精度，并探索光束整形在含有高浓度细胞的生物树脂中的表现。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41377-026-02331-4