3D打印微針助力視網(wǎng)膜修復(fù)，大幅提升醫(yī)療技術(shù)

在亞特蘭大市中心的佐治亞理工學(xué)院(Georgia Tech)，一場(chǎng)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(xué)院的電子和納米技術(shù)研究所(IEN) 通過(guò)從Boston Micro Fabrication (BMF)摩方精密購(gòu)買高分辨率微型 3D 打印機(jī)，擴(kuò)大了高科技設(shè)備庫(kù)。自 2021 年安裝以來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)在推動(dòng)開(kāi)拓性研究和創(chuàng)新方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。南極熊獲悉，科學(xué)家們正在利用 BMF 微型 3D 打印機(jī)的精度來(lái)開(kāi)發(fā)微型針，專為微創(chuàng)藥物輸送而設(shè)計(jì)，以高精度瞄準(zhǔn)視網(wǎng)膜。


△通過(guò)微針進(jìn)行眼部注射的示意圖

這臺(tái)高分辨率微型 3D 打印機(jī)是摩方精密microArch S140，大小不及典型的辦公打印機(jī)，但卻是微細(xì)加工領(lǐng)域的巨人。microArch S140 位于該研究所的微/納米制造設(shè)施 (MNF)，向佐治亞理工學(xué)院內(nèi)外的研究人員開(kāi)放。在佐治亞理工學(xué)院的尖端研究中，科學(xué)家們正在利用 BMF 微型 3D 打印機(jī)的精度來(lái)開(kāi)發(fā)微型針，這可能會(huì)徹底改變視網(wǎng)膜疾病的治療，為數(shù)百萬(wàn)患有視力障礙的人帶來(lái)希望。



該該大學(xué)的生命系統(tǒng)傳感器實(shí)驗(yàn)室將利用這種微型 3D 打印技術(shù)來(lái)開(kāi)發(fā)能夠與活體組織無(wú)縫集成的傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)身體功能，提供對(duì)人體前所未有的洞察，并開(kāi)辟個(gè)性化醫(yī)療的新領(lǐng)域。

精密打印，執(zhí)行精準(zhǔn)任務(wù)
BMF 首席執(zhí)行官John Kawola在接受采訪時(shí)分享了對(duì)此次合作的見(jiàn)解：“佐治亞理工學(xué)院站在微細(xì)加工研究的前沿。通過(guò)集成我們的微型 3D 打印技術(shù)，我們使研究人員能夠突破界限，以曾經(jīng)被認(rèn)為不可能的規(guī)模創(chuàng)建工具和設(shè)備�！�

彌合理論創(chuàng)新與實(shí)際應(yīng)用之間的差距始終是技術(shù)進(jìn)步的支柱。BMF的創(chuàng)作故事就體現(xiàn)了這一理念，該公司是由學(xué)術(shù)和合作共同創(chuàng)建的，植根于美國(guó)教授的學(xué)術(shù)視野和中國(guó)合作伙伴的產(chǎn)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(xiàn)了 3D 打印行業(yè)中一個(gè)服務(wù)不足的市場(chǎng)，即微型市場(chǎng)，需要制造極其精確的小型物品。納米技術(shù)可以創(chuàng)造令人難以置信的亞微米細(xì)節(jié)，但無(wú)法擴(kuò)展到更廣泛的實(shí)際應(yīng)用。BMF 的解決方案利用投影微立體光刻 (PμSL) 技術(shù)來(lái)彌補(bǔ)這一差距，從而更有效地創(chuàng)建微小而復(fù)雜的零件。最初，該技術(shù)引起了眾多中國(guó)大學(xué)的關(guān)注，為 BMF 于 2020 年在全球推出奠定了基礎(chǔ)。BMF 的早期舉措為與佐治亞理工學(xué)院等合作鋪平了道路，他們現(xiàn)在已準(zhǔn)備好進(jìn)入微型、復(fù)雜設(shè)備領(lǐng)域的新領(lǐng)域。

Kawola 看到了微型 3D 打印在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的巨大潛力：“我們正在展望未來(lái)，干預(yù)措施如此有針對(duì)性、微創(chuàng)性，從而從根本上改變我們的醫(yī)療體驗(yàn)�！�

從小小的開(kāi)始到醫(yī)學(xué)里程碑
Kawola 對(duì)微加工力量充滿欣喜，他表示：“BMF 的微型 3D 打印技術(shù)不僅僅關(guān)乎我們今天所做的事情，它還關(guān)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(dú)特生物學(xué)特性的藥物輸送系統(tǒng)打開(kāi)了大門，正是這種未來(lái)突破的潛力激發(fā)了人們對(duì) BMF 能力日益增長(zhǎng)的興趣�！�

隨著 BMF 在精確微型 3D 打印方面的聲譽(yù)不斷增強(qiáng)，人們?cè)絹?lái)越清楚他們的技術(shù)在推進(jìn)研究和醫(yī)療應(yīng)用方面的重要性。這就是Kawola所說(shuō)的“網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)”。BMF 在這個(gè)微型學(xué)術(shù)領(lǐng)域如此出名的主要原因是口碑。因此，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、埃默里大學(xué)、北卡羅來(lái)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)家也依賴這些微型打印機(jī)的潛力來(lái)開(kāi)展工作。


△BMF 開(kāi)發(fā)的微針

當(dāng)被問(wèn)及 BMF 技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的更廣泛影響時(shí)，Kawola 提出了一個(gè)令人信服的愿景：“想象一個(gè)世界，每件醫(yī)療設(shè)備不僅針對(duì)具體情況，而且針對(duì)個(gè)人量身定制。這就是我們正在努力建設(shè)的未來(lái)�！� 得益于這些 3D 打印機(jī)所實(shí)現(xiàn)的微米級(jí)精度，這個(gè)未來(lái)似乎觸手可及。

揭開(kāi)復(fù)雜的神秘面紗
當(dāng)打印一些復(fù)雜的東西，比如可以與單個(gè)細(xì)胞一起工作的小針，可能看起來(lái)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(jī)的操作方式與傳統(tǒng) 3D 打印機(jī)非常相似。盡管如此，他們?nèi)匀皇褂酶�精�?xì)的材料和更精確的動(dòng)作來(lái)創(chuàng)造肉眼看不見(jiàn)的物體。

佐治亞理工學(xué)院正在利用微型 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)和生物分子工程攝政教授 Mark Prausnitz 和他在藥物輸送實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)創(chuàng)用于眼部注射的微針。這些微針經(jīng)過(guò)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 microArch S140 打印出以卓越的精度引導(dǎo)微針?biāo)�需的組件，可以通過(guò)在微觀尺度上生產(chǎn)定制部件來(lái)改善眼內(nèi)治療的藥物輸送。


△BMF的S140

其他研究
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(kāi)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 microArch S140 為這些通道創(chuàng)建精確的模具。Kawola說(shuō)，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)高分辨率打印機(jī)還可以創(chuàng)建微針，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(wú)法復(fù)制的復(fù)雜幾何形狀。

佐治亞理工學(xué)院與 BMF 的合作是團(tuán)隊(duì)合作和高科技進(jìn)步的有力范例。這不僅僅是獲得新設(shè)備；這是為了創(chuàng)造一個(gè)環(huán)境，讓學(xué)生和研究人員能夠大膽思考并做出發(fā)現(xiàn)。佐治亞理工學(xué)院的微型 3D 打印機(jī)的到來(lái)標(biāo)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(wèn)題。展望未來(lái)，微型 3D 打印可以幫助簡(jiǎn)化復(fù)雜的任務(wù)。

BMF



Boston Micro Fabrication (BMF) 為超高精度應(yīng)用提供先進(jìn)的制造解決方案。作為微型精密 3D 打印機(jī)的領(lǐng)先制造商，在三個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域（分辨率、準(zhǔn)確度和精密度）具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

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