3D打印技術在醫學檢測的應用

     近年來，3D打印技術在生物醫藥方面得到廣泛的應用，并且也取得了諸多成就。研究人員可以根據不同患者的需求，采用3D打印個性化的生物材料，比如助聽器、假肢制造、骨科手術、人工關節、人工外耳和牙齒種植等等方面。而且隨著技術的不斷發展，3D打印技術也應用到醫學快速檢測方面，其中美國賓夕法尼亞大學（Upenn）的科學家們開發出了一種低成本的3D打印產品可以快速檢測寨卡（Zika）病毒（圖1）。據悉這個3D打印的檢測裝置只有一個蘇打水罐大小，成本僅2美元，而且無需用電，也不用專業技術人員操作。患者只需提供一份唾液樣本，當遺傳分析檢測到病毒存在時，裝置中可變色的染料將變成藍色，由于其攜帶方便，因此也能夠在野外使用。

圖1 寨卡（Zika）病毒

     國內某醫院也將3D打印技術應用于創傷感染檢測方面，傳統的實時熒光定量檢測方法需要集成龐大、昂貴、精密的光學設備，不適合戰場創傷感染的現場快速檢測。新興的電化學方法、HNB比色法、濁度法都需要開蓋操作，易造成氣溶膠污染，檢測靈敏度不高，結果不易判斷。他們利用BMF的3D打印技術成功研發出一款密閉性便攜式檢測裝置，能保證37℃條件下恒溫進行擴增反應，并進行核酸檢測。該裝置（如圖2所示）包括頂蓋、底墊、反應管和檢測容器，其中頂蓋可以拆分，不漏液，底部圓錐體為尖銳硬質材質，底墊為韌性材料，可在外力作用下頂破反應管底部，使反應液和緩沖液進入檢測容器中，使試紙條浸在擴增反應后液體中，通過試紙條上的顏色變化進行核酸檢測。

圖2  裝置主要組成部件

     為了保證在現場檢測時底墊能夠在受力下輕易破裂，保證觀察液體能夠混合，因此需要在該裝置的底部設計一層薄膜（如圖3紅圈所示），厚度尺寸必須保證在0.05mm左右，使用傳統的注塑加工方式，這個薄膜無法直接與裝置成為一體，如果采用后期增加薄膜的方式，整個制造工藝就會很復雜，而且成本會增加很多，不利于大規模的推廣使用，而采用3D打印的方式可以一體成型，成本也能夠控制下來。

圖3  薄膜位置

     這層0.05mm薄膜的打印質量決定了此檢測裝置的使用效果，客戶經過多方考察與對比，最終選擇了與深圳摩方材料（BMF）合作，BMF做為微納級超高精度3D打印的*導者之一，其顛.覆性精密加工能力得到客戶的一致認可。其技術主要采用面投影微立體光刻（Projection Micro Stereolithography, PμSL）3D打印技術，非常適用于制作微尺度的復雜三維結構，有著高分辨率、高精度、跨尺度加工、適用材料廣、加工效率高、加工成本低等諸多特點。

     根據客戶項目的具體需求，最終選擇S140設備（圖4）進行打印，這款設備光學精度達到10um，打印層厚10~40um，并且可以在同一個打印樣品中，根據結構要求設置不同的層厚，提高打印效率，打印模型最大尺寸為94mm（L）*52mm（W）*45mm（H），而且其支持多種樹脂材料打印，例如韌性樹脂、耐高溫樹脂、生物醫用樹脂、柔性樹脂等等，能夠最大限度的滿足不同客戶的需求。

圖4   S140設備簡圖

     該裝置是一個開創性的解決方案，并且是在醫療檢測使用3D打印的一個重要示例。再次證明了3D打印技術將是醫療行業*的一部分。