微创手术新利器：科大飞秒激光如何再造血管网络？

你是否想过，一根头发丝十分之一粗细的激光，能在人体内“建造”出复杂的毛细血管网？中国科学技术大学的科学家们正用飞秒激光技术，将这种科幻场景逐步变为现实。从修复器官到精准给药，这项突破正悄悄改写微创医疗的规则……

一、飞秒激光：给细胞做“微雕”的超级刻刀

飞秒激光是什么？1飞秒=1秒的一千万亿分之一！在这转瞬即逝的时间里，激光能聚焦到比头发直径更小的区域，产生百万亿瓦的瞬时峰值功率。这种“快准狠”的特性，让它成为医疗领域的理想工具：

• 零热损伤：瞬间能量穿透组织时不产生热量，避免细胞烫伤或变形；

• 纳米级精度：在角膜手术中雕刻微米级切口，在心血管支架上打孔细如发丝；

• 三维立体加工：像3D打印一样在生物材料内部“雕刻”复杂管道，为人工器官铺路。

中国科大团队正是利用这些特性，让飞秒激光从单一工具升级为“生物微工厂”的核心技术。

二、血管再生革命：30倍速“打印”人体毛细血管

组织工程的最大瓶颈是血管网络——没有血液供应，人造器官就像缺了输水管道的城市。中国科大唐家文团队用飞秒激光动态全息加工技术，破解了这一难题：

• 环形缺口光场技术：通过快速变化的激光束，在光刻胶中高效曝光，直接“绘制”出多孔分叉微管；

• 速度飞跃：比传统方法提速30倍，10分钟内构建出仿生毛细血管支架；

• 内皮细胞精准引导：微管表面引导细胞贴附生长，形成功能化血管网络（图1c）。

这项获专利授权的研究（ZL202110554757.5），为心脏病患者的器官修复、皮肤移植的血管化提供了新可能。

三、微纳机器人战队：光控“机械手”的精准医疗

更惊艳的是飞秒激光的多材料复合加工能力。吴东教授团队用“二合一写入”策略，让微机械学会“跳舞”：

• 水凝胶+银纳米颗粒：激光同时聚合温敏水凝胶关节，并在局部沉积光热金属颗粒（图1）；

• 毫秒级变形响应：用10mW低功率激光照射，30毫秒内驱动关节弯曲，比眨眼快10倍；

• 多关节协同操控：集成8个关节的“人形微机械手”，通过空间多焦点光束控制，可抓取不同方向的微粒（图3）。

未来这类微型机械臂或能在血管内清除血栓，在神经旁精准递送药物，真正实现“无创手术”。

患者价值：从实验室到临床还有多远？

目前这些技术仍处于研究阶段，但转化路径已清晰可见：

• 血管化器官移植：肝/肾类器官若集成激光打印的血管网，存活率将大幅提升；

• 靶向给药系统：光控微机器人可携带药物穿越血脑屏障，治疗脑瘤或神经疾病；

• 长期植入设备：Janus薄膜的“保护-工作”模式切换，能延长可穿戴医疗贴片的耐用性。

专业建议：飞秒激光医疗设备的研发成本较高，现阶段治疗费用可能高于常规手段。若需了解技术临床进展或适配病症，建议携带完整病历资料，向三甲医院微创外科或生物材料科室咨询个体化方案。