直接在人體內(nèi)3D打印？瑞士團隊開發(fā)內(nèi)窺鏡SLA技術(shù)

2018年1月18日，南極熊獲悉，瑞士的一個研究小組最近取得了顯著的新突破，可以為3D生物打印領(lǐng)域帶來新的光明。 他們開發(fā)了一種新的內(nèi)窺鏡SLA技術(shù)，該技術(shù)利用超細光纖來聚焦激光束，以創(chuàng)建非常小尺寸的結(jié)構(gòu)。 這種創(chuàng)新的方法或許有朝一日可以用來將生物兼容的結(jié)構(gòu)直接打印到人體內(nèi)的組織中，具有修復(fù)損傷的潛力以及一系列其他關(guān)鍵應(yīng)用。

目前已經(jīng)存在一系列基于激光的3D微制造技術(shù)，但是大多數(shù)目前的方法依賴于復(fù)雜的激光設(shè)備，這些激光設(shè)備可能過于昂貴而且體積過大。 這些方法利用稱為雙光子聚合的光學(xué)現(xiàn)象，而新方法利用了不同的現(xiàn)象，其中特定化學(xué)物質(zhì)的凝固僅在光強度的某一閾值以上發(fā)生。

據(jù)瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院研究小組負責(zé)人Paul Delrot介紹：“我們集團擁有通過光纖操作和成形的專業(yè)技術(shù)，另外，為了讓整套系統(tǒng)更實惠，我們利用了非線性響應(yīng)的光聚合物，這可以用簡單的連續(xù)波激光器工作，所以不需要昂貴的脈沖激光器。

團隊使用的相對便宜的連續(xù)激光束發(fā)射波長為488納米的光。這是在可見光范圍內(nèi)，對人體細胞比其他類型的激光更安全。他們通過一根微小的光纖將光束聚焦，使光敏液體的液滴的特定區(qū)域有針對性地固化。這與3D打印方法類似，但尺寸要小得多。所用的光聚合物是由一種有機聚合物前體與一種光引發(fā)劑結(jié)合而成的，它是由化學(xué)品制成的，這種化學(xué)品價格適中，易于購得。

“隨著進一步發(fā)展，我們的技術(shù)可以使內(nèi)鏡微細加工工具在手術(shù)過程中具有價值，這些工具可以用來打印微米或納米尺度的三維結(jié)構(gòu)，促進細胞的粘附和生長，以創(chuàng)建恢復(fù)受損的工程組織。Delrot說“與雙光子光聚合最先進的系統(tǒng)相比，我們的設(shè)備具有較粗糙的印刷分辨率，但是，研究細胞相互作用是潛在的足夠的，因為我們的方法不需要復(fù)雜的光學(xué)元件，它可以適用于目前的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。“

該項研究結(jié)果發(fā)表在“Optics Express”期刊上，題為“通過多模光纖的單光子三維微細加工”。這個團隊的下一個階段是在他們開拓性技術(shù)的外科實施的過程中，開發(fā)一種新的生物兼容的光聚合物化學(xué)品。另一個要求是更快的掃描速度，但是這個限制可以通過使用商用內(nèi)窺鏡而不是超薄光纖來克服，因為儀器的尺寸不一定與所有應(yīng)用相關(guān)。該團隊還需要開發(fā)一種技術(shù)來完成和后處理體內(nèi)打印的微觀結(jié)構(gòu)，使其適合生物醫(yī)學(xué)功能。


編譯自：3der