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3D打印微针助力视网膜修复

更新时间:2023-12-06      点击次数:215
位于亚特兰大市中心的佐治亚理工学院,正悄然酝酿着一场看似微小却充满巨大潜能的变革。佐治亚理工学院的电子和纳米技术研究所(IEN) 通过引进摩方精密(BMF Precision Tech Inc.)微纳3D打印机,扩充了其高科技设备库。自2021年使用设备以来,面投影微立体光刻(PµSL)技术在推动开拓性研究和创新方面发挥了关键作用,科学家们正在利用摩方精密的微纳3D打印机开发微针,专为微创药物输送而设计,用于视网膜修复领域。



摩方精密nanoArch® S140是精度为10μm的3D打印机,虽体积小巧,却是精密加工领域的小巨人。该设备被放置在佐治亚理工学院的微/纳米制造设施(MNF)中,供校内外的研究人员开放使用。这个设施就像一个磁场,吸引着来自世界各地的思想家和创造者汇聚在一起共同探索未知,推动科技的发展。

精密制造,展望未来

在佐治亚理工学院的顶尖研究中,科学家们正在利用摩方精密的微纳3D打印机开发微针,旨在实现最小的侵入式药物输送,精准地靶向视网膜。该方法有望改变视网膜疾病的治疗,为数百万视力受损者带来希望。

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通过微针进行眼部注射的示意图


但是,他们的探索不会止步于此。佐治亚理工学院的生命系统传感器实验室致力于利用这种面投影微立体光刻(PµSL)技术,开发能够与活体组织无缝集成的传感器,可以实时监测身体功能,为人们提供全新的体验,同时也为个性化医疗领域带来了全新的突破



精密打印,执行精准任务

摩方精密欧美区总裁John Kawola,在一次采访中分享了他对此次合作的见解:“佐治亚理工学院一直站在精密加工研究的前沿,通过集成我们的微纳3D打印技术,研究人员们能够轻松突破界限,以令人惊叹的规模创造出各种工具和设备。"


一直以来,弥合理论创新与实际应用之间的差距始终是推动技术向前发展的核心动力,摩方精密的创业故事就体现了这一理念。2016年,摩方精密正式成立,作为学术与合作的结晶,同时也植根于全球科研学者的学术视野和合作伙伴的产业能力之中。


在3D打印行业中,摩方精密的创始团队发现了一个蓝海市场——精密制造市场,这个市场需要制造极其精密的小型物品。虽然纳米技术可以创造出令人惊叹的亚微米级细节,但却无法将其扩展到更广泛的实际应用中。为了填补这个空白,摩方精密提出了一种利用面投影微立体光刻(PµSL)技术的解决方案,从而能够更有效地创建既小又复杂的零件

最初,这项技术吸引了众多学校和科研机构的关注,为摩方精密的全球化布局奠定了基础。摩方精密早期的努力为与佐治亚理工学院等机构的合作铺平了道路。现在,他们已经准备好挑战研发更加精密的设备和终端产品。



在生物医疗领域,John Kawola对微纳3D打印技术寄予厚望:“我们正期待着一个未来,那时的干预手段既精确又微创,从而改变我们对医疗体验的认知。"他构想了这样一个世界:复杂的手术被简便的门诊手术所取代,这样既降低了风险,又缩短了恢复时间。

从小处着手,迈向医学里程碑

然而,John Kawola对精密制造力量的看法不仅限于佐治亚理工学院的当前项目。“摩方精密的微纳3D打印技术不仅着眼于当下,它更是为那些我们尚未想象的创新设立一个舞台。微尺度下的精确制造,打开了通往定制化植入物、组织工程和符合患者生物学的药物输送系统大门。正是这种未来突破的潜力,使得人们对摩方精密技术的兴趣与日俱增。"

随着摩方精密在微纳3D打印方面的声誉不断增强,人们越来越理解他们的技术在推进研究和医疗应用方面的重要性。这正是John Kawola所提到的“网络效应"。在精密制造领域,摩方精密因其优良口碑而声名远扬。因此,像卡内基梅隆大学、埃默里大学、北卡罗来纳州立大学和宾夕法尼亚大学等机构的顶尖科学家,也借助摩方精密的3D打印助力他们的研究工作。

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摩方精密研发的微针

关于摩方精密在生物医疗领域的广泛影响,John Kawola给出了这样的愿景:“试想一下,一个医疗设备,不仅依据病症特性,还可根据个人需求进行定制化。这就是我们正在努力塑造的未来。"得益于摩方精密的超高精度打印能力,这个未来似乎近在咫尺。

揭开复杂的神秘面纱

面对打印复杂物品的挑战,例如能够用于单个细胞工作的微小针头,可能会觉得很难制备。但实际上,这不过是一种缩小版的常规3D打印。像摩方精密这样的微纳3D打印机,它的工作原理和传统3D打印机非常相似,但选用更精细的材料,采用更为精确的运动,塑造出常常肉眼难以察觉的物体。

佐治亚理工学院正在利用微纳3D打印机的功能以突破性的方式推进医学研究。化学与生物分子工程学理事教授Mark Prausnitz及其在药物输送实验室的团队正在研发用于眼部注射的微针。这些微针经过精心制作,中空且小,足以与细胞相互作用,提供了一种侵入性较小的方法,可将药物直接输送到眼睛内的特定区域。研究人员使用摩方精密nanoArch® S140打印出以超高的精度引导微针所需的组件,可以通过在微观尺度上生产定制部件来改善眼内治疗的药物输送

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摩方精密nanoArch® S140

微针及其应用

与此同时,该大学的生命系统传感器实验室正在探索医疗诊断的前沿。他们正在开发一种植入式压力传感器,用于持续监测脑积水患者的颅内压,这种敏感设备依赖于极其精确地制作微流体通道。因此,研究人员使用摩方精密nanoArch® S140为这些通道创建精确的模具。John Kawola说,打印机大约可以在半天内制作六到八个这样的部件。此外,同一台高精度打印机还可以制备微针,用于更广泛的药物输送应用,可以更快地生产针阵列,并且具有传统 3D 打印机无法复制的复杂几何形状。

佐治亚理工学院与摩方精密携手共进,成为团队协作与高科技发展的杰出案例。这里,我们关注的不仅仅是引入新型设备,更是致力于打造一个激发学生和研究人员大胆思考、勇于探索的创新环境。当微纳3D打印机落户佐治亚理工学院,这无疑代表着我们在科技道路上的一大跃进,也证明了即便是看似微不足道的工具,也能在解决重大问题中发挥关键作用。展望未来,我们有理由相信,微纳3D打印技术将大显身手,助力我们简化复杂任务,从而推动科技发展更上一层楼。