摩方PμSL 微尺度3D打印技術(shù)在傳感應(yīng)用的進(jìn)展

中國微米納米技術(shù)學(xué)會(huì)第二十五屆學(xué)術(shù)年會(huì)暨第十四屆國際會(huì)議（簡稱CSMNT2023），于2023年10月21-23日在深圳市圓滿收官。摩方精密攜多款樣件及終端應(yīng)用參展，重點(diǎn)展示了在生物醫(yī)療、精密電子、科研及創(chuàng)新領(lǐng)域應(yīng)用的超高精密打印技術(shù)，為精密制造行業(yè)帶來系列定制化解決方案。

在本次大會(huì)中，摩方精密產(chǎn)品應(yīng)用工程師盧敏分享了《PμSL 微尺度3D打印技術(shù)及其在傳感應(yīng)用的進(jìn)展》，其中詳細(xì)介紹了兩項(xiàng)極具創(chuàng)新性的傳感應(yīng)用研究。

電化學(xué)生物傳感芯片（檢測(cè)肌氨酸）
來自哈工大、華大基因、華東理工大學(xué)、斯威本科技大學(xué)等團(tuán)隊(duì)共研的《集成微柱陣列電極和聲微流技術(shù)的新型微流控生物傳感平臺(tái)的研究》，闡述了一種創(chuàng)新型微流體電化學(xué)生物傳感平臺(tái)的構(gòu)建。該平臺(tái)通過在微柱陣列電極（μAE）上涂覆3D雙金屬 Pt-Pd 納米樹，實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)傳感靈敏度的提升。同時(shí)，該裝置采用了基于氣泡的聲微流技術(shù)，增加了分析物分子與電極表面的接觸，進(jìn)一步優(yōu)化了電化學(xué)性能。

圖1：PμSL打印微柱陣列模具+PDMS二次翻模制備微柱陣列電極、PμSL打印截?cái)鄨A錐陣列模具+PDMS翻模制備截?cái)鄨A錐空腔陣列

微柱陣列電極的制造過程主要依賴于面投影微立體光刻（PμSL）技術(shù)結(jié)合PDMS翻模技術(shù)，該團(tuán)隊(duì)利用摩方精密nanoArch®P140將光敏樹脂打印在載玻片上，這樣就形成了微柱陣列的陽模，然后以PDMS 翻模的陰模作為模板，采用二次翻模制造出 PDMS 微柱陣列，選用鍍金微柱陣列作為電極層的工作電極，其中微柱陣列最小特征尺寸可達(dá)50μm。

圖2：微柱陣列

面投影微立體光刻（PμSL）技術(shù)結(jié)合PDMS翻模技術(shù)可制備微流控電化學(xué)生物傳感芯片，所制得的傳感芯片線性范圍寬， 靈敏度高，可廣泛用于蛋白質(zhì)分析及病毒檢測(cè)中。

圖3：過氧化氫檢測(cè)和肌氨酸檢測(cè)

仿生自供電傳感器（易便攜）
來自湖南大學(xué)、阿卜杜拉國王科技大學(xué)的團(tuán)隊(duì)協(xié)作研發(fā)了一種便攜式3D打印仿生傳感裝置，其光電響應(yīng)能力得到了顯著增強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)雙酚 A (BPA) 的靈敏檢測(cè)。該裝置利用高反應(yīng)性的雙電極系統(tǒng)，在光輻射的作用下產(chǎn)生電輸出，提供傳感信號(hào)，解決了依賴外部電源的問題。

圖4：蕨類植物N/Ov/BiVO4光陽極的原位合成步驟

圖5：N/Ov/BiVO4光陽極表面修飾的bpa特異性適配體示意圖

這種獨(dú)特的蕨類仿生結(jié)構(gòu)提升了傳感系統(tǒng)的傳質(zhì)效率，并為傳感器提供了豐富的適體結(jié)合位點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的放大。該團(tuán)隊(duì)將檢測(cè)系統(tǒng)集成到了基于微納 3D 打印技術(shù)的微模型中，利用摩方精密microArch® S240打印出微流道模型（寬約2.5mm），其內(nèi)含多個(gè)孔道 ，可與電極集成生成小型易便攜的傳感器。

圖6：擬設(shè)計(jì)的三維傳感裝置的模型圖

面投影微立體光刻（PμSL）技術(shù)可高精度定制微流道模型 ，有助于制備自供電傳感器 ，實(shí)現(xiàn)對(duì)雙酚A（致癌致畸） 的特異性檢測(cè)。

圖7：傳感器性能表征—雙酚A檢測(cè)

展會(huì)現(xiàn)場，摩方精密展出了系列自主研發(fā)的多領(lǐng)域應(yīng)用樣件，吸引眾多來自生物醫(yī)療、學(xué)術(shù)科研、創(chuàng)新領(lǐng)域等業(yè)界專家學(xué)者前來參觀，其中包括深圳市微米納米技術(shù)學(xué)會(huì)會(huì)長、北京大學(xué)教授金玉豐，香港大學(xué)教授陸洋和武漢大學(xué)工業(yè)科學(xué)研究院執(zhí)行院長劉勝等。