3D打印微針助力視網(wǎng)膜修復(fù)

更新時(shí)間：2023-12-06

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位于亞特蘭大市中心的佐治亞理工學(xué)院，正悄然醞釀著一場(chǎng)看似微小卻充滿巨大潛能的變革。佐治亞理工學(xué)院的電子和納米技術(shù)研究所(IEN) 通過引進(jìn)摩方精密（BMF Precision Tech Inc.）微納3D打印機(jī)，擴(kuò)充了其高科技設(shè)備庫(kù)。自2021年使用設(shè)備以來，面投影微立體光刻（PµSL）技術(shù)在推動(dòng)開拓性研究和創(chuàng)新方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，科學(xué)家們正在利用摩方精密的微納3D打印機(jī)開發(fā)微針，專為微創(chuàng)藥物輸送而設(shè)計(jì)，用于視網(wǎng)膜修復(fù)領(lǐng)域。

摩方精密nanoArch® S140是精度為10μm的3D打印機(jī)，雖體積小巧，卻是精密加工領(lǐng)域的小巨人。該設(shè)備被放置在佐治亞理工學(xué)院的微/納米制造設(shè)施(MNF)中，供校內(nèi)外的研究人員開放使用。這個(gè)設(shè)施就像一個(gè)磁場(chǎng)，吸引著來自世界各地的思想家和創(chuàng)造者匯聚在一起共同探索未知，推動(dòng)科技的發(fā)展。

精密制造，展望未來

在佐治亞理工學(xué)院的頂尖研究中，科學(xué)家們正在利用摩方精密的微納3D打印機(jī)開發(fā)微針，旨在實(shí)現(xiàn)最小的侵入式藥物輸送，精準(zhǔn)地靶向視網(wǎng)膜。該方法有望改變視網(wǎng)膜疾病的治療，為數(shù)百萬(wàn)視力受損者帶來希望。

通過微針進(jìn)行眼部注射的示意圖

但是，他們的探索不會(huì)止步于此。佐治亞理工學(xué)院的生命系統(tǒng)傳感器實(shí)驗(yàn)室致力于利用這種面投影微立體光刻（PµSL）技術(shù)，開發(fā)能夠與活體組織無縫集成的傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)身體功能，為人們提供全新的體驗(yàn)，同時(shí)也為個(gè)性化醫(yī)療領(lǐng)域帶來了全新的突破。

精密打印，執(zhí)行精準(zhǔn)任務(wù)

摩方精密歐美區(qū)總裁John Kawola，在一次采訪中分享了他對(duì)此次合作的見解：“佐治亞理工學(xué)院一直站在精密加工研究的前沿，通過集成我們的微納3D打印技術(shù)，研究人員們能夠輕松突破界限，以令人驚嘆的規(guī)模創(chuàng)造出各種工具和設(shè)備。"

一直以來，彌合理論創(chuàng)新與實(shí)際應(yīng)用之間的差距始終是推動(dòng)技術(shù)向前發(fā)展的核心動(dòng)力，摩方精密的創(chuàng)業(yè)故事就體現(xiàn)了這一理念。2016年，摩方精密正式成立，作為學(xué)術(shù)與合作的結(jié)晶，同時(shí)也植根于全球科研學(xué)者的學(xué)術(shù)視野和合作伙伴的產(chǎn)業(yè)能力之中。

在3D打印行業(yè)中，摩方精密的創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)藍(lán)海市場(chǎng)——精密制造市場(chǎng)，這個(gè)市場(chǎng)需要制造極其精密的小型物品。雖然納米技術(shù)可以創(chuàng)造出令人驚嘆的亞微米級(jí)細(xì)節(jié)，但卻無法將其擴(kuò)展到更廣泛的實(shí)際應(yīng)用中。為了填補(bǔ)這個(gè)空白，摩方精密提出了一種利用面投影微立體光刻（PµSL）技術(shù)的解決方案，從而能夠更有效地創(chuàng)建既小又復(fù)雜的零件。

最初，這項(xiàng)技術(shù)吸引了眾多學(xué)校和科研機(jī)構(gòu)的關(guān)注，為摩方精密的全球化布局奠定了基礎(chǔ)。摩方精密早期的努力為與佐治亞理工學(xué)院等機(jī)構(gòu)的合作鋪平了道路。現(xiàn)在，他們已經(jīng)準(zhǔn)備好挑戰(zhàn)研發(fā)更加精密的設(shè)備和終端產(chǎn)品。

在生物醫(yī)療領(lǐng)域，John Kawola對(duì)微納3D打印技術(shù)寄予厚望：“我們正期待著一個(gè)未來，那時(shí)的干預(yù)手段既精確又微創(chuàng)，從而改變我們對(duì)醫(yī)療體驗(yàn)的認(rèn)知。"他構(gòu)想了這樣一個(gè)世界：復(fù)雜的手術(shù)被簡(jiǎn)便的門診手術(shù)所取代，這樣既降低了風(fēng)險(xiǎn)，又縮短了恢復(fù)時(shí)間。

從小處著手，邁向醫(yī)學(xué)里程碑

然而，John Kawola對(duì)精密制造力量的看法不僅限于佐治亞理工學(xué)院的當(dāng)前項(xiàng)目。“摩方精密的微納3D打印技術(shù)不僅著眼于當(dāng)下，它更是為那些我們尚未想象的創(chuàng)新設(shè)立一個(gè)舞臺(tái)。微尺度下的精確制造，打開了通往定制化植入物、組織工程和符合患者生物學(xué)的藥物輸送系統(tǒng)大門。正是這種未來突破的潛力，使得人們對(duì)摩方精密技術(shù)的興趣與日俱增。"

隨著摩方精密在微納3D打印方面的聲譽(yù)不斷增強(qiáng)，人們?cè)絹碓嚼斫馑麄兊募夹g(shù)在推進(jìn)研究和醫(yī)療應(yīng)用方面的重要性。這正是John Kawola所提到的“網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)"。在精密制造領(lǐng)域，摩方精密因其優(yōu)良口碑而聲名遠(yuǎn)揚(yáng)。因此，像卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、埃默里大學(xué)、北卡羅來納州立大學(xué)和賓夕法尼亞大學(xué)等機(jī)構(gòu)的頂尖科學(xué)家，也借助摩方精密的3D打印助力他們的研究工作。

摩方精密研發(fā)的微針

關(guān)于摩方精密在生物醫(yī)療領(lǐng)域的廣泛影響，John Kawola給出了這樣的愿景：“試想一下，一個(gè)醫(yī)療設(shè)備，不僅依據(jù)病癥特性，還可根據(jù)個(gè)人需求進(jìn)行定制化。這就是我們正在努力塑造的未來。"得益于摩方精密的超高精度打印能力，這個(gè)未來似乎近在咫尺。

揭開復(fù)雜的神秘面紗

面對(duì)打印復(fù)雜物品的挑戰(zhàn)，例如能夠用于單個(gè)細(xì)胞工作的微小針頭，可能會(huì)覺得很難制備。但實(shí)際上，這不過是一種縮小版的常規(guī)3D打印。像摩方精密這樣的微納3D打印機(jī)，它的工作原理和傳統(tǒng)3D打印機(jī)非常相似，但選用更精細(xì)的材料，采用更為精確的運(yùn)動(dòng)，塑造出常常肉眼難以察覺的物體。

佐治亞理工學(xué)院正在利用微納3D打印機(jī)的功能以突破性的方式推進(jìn)醫(yī)學(xué)研究。化學(xué)與生物分子工程學(xué)理事教授Mark Prausnitz及其在藥物輸送實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)正在研發(fā)用于眼部注射的微針。這些微針經(jīng)過精心制作，中空且小，足以與細(xì)胞相互作用，提供了一種侵入性較小的方法，可將藥物直接輸送到眼睛內(nèi)的特定區(qū)域。研究人員使用摩方精密nanoArch® S140打印出以超高的精度引導(dǎo)微針?biāo)璧慕M件，可以通過在微觀尺度上生產(chǎn)定制部件來改善眼內(nèi)治療的藥物輸送。

摩方精密nanoArch® S140

微針及其應(yīng)用

與此同時(shí)，該大學(xué)的生命系統(tǒng)傳感器實(shí)驗(yàn)室正在探索醫(yī)療診斷的前沿。他們正在開發(fā)一種植入式壓力傳感器，用于持續(xù)監(jiān)測(cè)腦積水患者的顱內(nèi)壓，這種敏感設(shè)備依賴于極其精確地制作微流體通道。因此，研究人員使用摩方精密nanoArch® S140為這些通道創(chuàng)建精確的模具。John Kawola說，打印機(jī)大約可以在半天內(nèi)制作六到八個(gè)這樣的部件。此外，同一臺(tái)高精度打印機(jī)還可以制備微針，用于更廣泛的藥物輸送應(yīng)用，可以更快地生產(chǎn)針陣列，并且具有傳統(tǒng) 3D 打印機(jī)無法復(fù)制的復(fù)雜幾何形狀。

佐治亞理工學(xué)院與摩方精密攜手共進(jìn)，成為團(tuán)隊(duì)協(xié)作與高科技發(fā)展的杰出案例。這里，我們關(guān)注的不僅僅是引入新型設(shè)備，更是致力于打造一個(gè)激發(fā)學(xué)生和研究人員大膽思考、勇于探索的創(chuàng)新環(huán)境。當(dāng)微納3D打印機(jī)落戶佐治亞理工學(xué)院，這無疑代表著我們?cè)诳萍嫉缆飞系囊淮筌S進(jìn)，也證明了即便是看似微不足道的工具，也能在解決重大問題中發(fā)揮關(guān)鍵作用。展望未來，我們有理由相信，微納3D打印技術(shù)將大顯身手，助力我們簡(jiǎn)化復(fù)雜任務(wù)，從而推動(dòng)科技發(fā)展更上一層樓。