3D打印微針助力視網膜修復，大幅提升醫(yī)療技術

在亞特蘭大市中心的佐治亞理工學院(Georgia Tech)，一場規(guī)模雖小但潛力巨大的革命正在醞釀之中。佐治亞理工學院的電子和納米技術研究所(IEN) 通過從Boston Micro Fabrication (BMF)摩方精密購買高分辨率微型 3D 打印機，擴大了高科技設備庫。自 2021 年安裝以來，這項技術在推動開拓性研究和創(chuàng)新方面發(fā)揮了關鍵作用。南極熊獲悉，科學家們正在利用 BMF 微型 3D 打印機的精度來開發(fā)微型針，專為微創(chuàng)藥物輸送而設計，以高精度瞄準視網膜。


△通過微針進行眼部注射的示意圖

這臺高分辨率微型 3D 打印機是摩方精密microArch S140，大小不及典型的辦公打印機，但卻是微細加工領域的巨人。microArch S140 位于該研究所的微/納米制造設施 (MNF)，向佐治亞理工學院內外的研究人員開放。在佐治亞理工學院的尖端研究中，科學家們正在利用 BMF 微型 3D 打印機的精度來開發(fā)微型針，這可能會徹底改變視網膜疾病的治療，為數百萬患有視力障礙的人帶來希望。



該該大學的生命系統(tǒng)傳感器實驗室將利用這種微型 3D 打印技術來開發(fā)能夠與活體組織無縫集成的傳感器，可以實時監(jiān)測身體功能，提供對人體前所未有的洞察，并開辟個性化醫(yī)療的新領域。

精密打印，執(zhí)行精準任務
BMF 首席執(zhí)行官John Kawola在接受采訪時分享了對此次合作的見解：“佐治亞理工學院站在微細加工研究的前沿。通過集成我們的微型 3D 打印技術，我們使研究人員能夠突破界限，以曾經被認為不可能的規(guī)模創(chuàng)建工具和設備?！?br />
彌合理論創(chuàng)新與實際應用之間的差距始終是技術進步的支柱。BMF的創(chuàng)作故事就體現了這一理念，該公司是由學術和合作共同創(chuàng)建的，植根于美國教授的學術視野和中國合作伙伴的產業(yè)能力，BMF于2017年在深圳成立。


△約翰·卡沃拉 (John Kawola)，BMF 首席執(zhí)行官

創(chuàng)始人發(fā)現了 3D 打印行業(yè)中一個服務不足的市場，即微型市場，需要制造極其精確的小型物品。納米技術可以創(chuàng)造令人難以置信的亞微米細節(jié)，但無法擴展到更廣泛的實際應用。BMF 的解決方案利用投影微立體光刻 (PμSL) 技術來彌補這一差距，從而更有效地創(chuàng)建微小而復雜的零件。最初，該技術引起了眾多中國大學的關注，為 BMF 于 2020 年在全球推出奠定了基礎。BMF 的早期舉措為與佐治亞理工學院等合作鋪平了道路，他們現在已準備好進入微型、復雜設備領域的新領域。

Kawola 看到了微型 3D 打印在醫(yī)學領域的巨大潛力：“我們正在展望未來，干預措施如此有針對性、微創(chuàng)性，從而從根本上改變我們的醫(yī)療體驗?！?

從小小的開始到醫(yī)學里程碑
Kawola 對微加工力量充滿欣喜，他表示：“BMF 的微型 3D 打印技術不僅僅關乎我們今天所做的事情，它還關乎尚未想象到的事情。微觀尺度的精度為定制植入物、組織工程和符合患者獨特生物學特性的藥物輸送系統(tǒng)打開了大門，正是這種未來突破的潛力激發(fā)了人們對 BMF 能力日益增長的興趣。”

隨著 BMF 在精確微型 3D 打印方面的聲譽不斷增強，人們越來越清楚他們的技術在推進研究和醫(yī)療應用方面的重要性。這就是Kawola所說的“網絡效應”。BMF 在這個微型學術領域如此出名的主要原因是口碑。因此，卡內基梅隆大學、埃默里大學、北卡羅來納州立大學和賓夕法尼亞大學等機構的頂尖科學家也依賴這些微型打印機的潛力來開展工作。


△BMF 開發(fā)的微針

當被問及 BMF 技術在醫(yī)學領域的更廣泛影響時，Kawola 提出了一個令人信服的愿景：“想象一個世界，每件醫(yī)療設備不僅針對具體情況，而且針對個人量身定制。這就是我們正在努力建設的未來?！?得益于這些 3D 打印機所實現的微米級精度，這個未來似乎觸手可及。

揭開復雜的神秘面紗
當打印一些復雜的東西，比如可以與單個細胞一起工作的小針，可能看起來很困難，但它就像常規(guī)的 3D 打印一樣，只是規(guī)模較小。BMF 等微型 3D 打印機的操作方式與傳統(tǒng) 3D 打印機非常相似。盡管如此，他們仍然使用更精細的材料和更精確的動作來創(chuàng)造肉眼看不見的物體。

佐治亞理工學院正在利用微型 3D 打印機的功能以突破性的方式推進醫(yī)學研究。化學和生物分子工程攝政教授 Mark Prausnitz 和他在藥物輸送實驗室的團隊正在開創(chuàng)用于眼部注射的微針。這些微針經過精心制作，中空且小，足以與細胞相互作用，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的特定區(qū)域。研究人員使用 microArch S140 打印出以卓越的精度引導微針所需的組件，可以通過在微觀尺度上生產定制部件來改善眼內治療的藥物輸送。


△BMF的S140

其他研究
與此同時，該大學的生命系統(tǒng)傳感器實驗室正在探索醫(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)測腦積水患者的顱內壓。這種敏感設備依賴于極其精確地制作微流體通道。因此，研究人員使用 microArch S140 為這些通道創(chuàng)建精確的模具。Kawola說，打印機大約可以在半天內制作六到八個這樣的部件。此外，同一臺高分辨率打印機還可以創(chuàng)建微針，用于更廣泛的藥物輸送應用，可以更快地生產針陣列，并且具有傳統(tǒng) 3D 打印機無法復制的復雜幾何形狀。

佐治亞理工學院與 BMF 的合作是團隊合作和高科技進步的有力范例。這不僅僅是獲得新設備；這是為了創(chuàng)造一個環(huán)境，讓學生和研究人員能夠大膽思考并做出發(fā)現。佐治亞理工學院的微型 3D 打印機的到來標志著向前邁出了一大步，這表明即使是最小的工具也可以解決大問題。展望未來，微型 3D 打印可以幫助簡化復雜的任務。

BMF



Boston Micro Fabrication (BMF) 為超高精度應用提供先進的制造解決方案。作為微型精密 3D 打印機的領先制造商，在三個關鍵領域（分辨率、準確度和精密度）具有獨特優(yōu)勢。

BMF 制造高精度微型 3D 打印機。該公司的 microArch 系統(tǒng)使用稱為PμSL（投影微立體光固化成型術）的 3D 打印方法，該方法利用光、可定制光學器件、高質量移動平臺和受控處理技術，為產品開發(fā)、研究生產業(yè)界最精確的高分辨率 3D 打印件和工業(yè)短期生產，使產品制造商能夠在不犧牲質量或規(guī)模的情況下利用 3D 打印的優(yōu)勢，代表了真正的行業(yè)突破。