3D打印微針助力視網(wǎng)膜修復，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(shù)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(shè)備庫。自 2021 年安裝以來，這項技術(shù)在推動開拓性研究和創(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(shè)計，以高精度瞄準視網(wǎng)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(lǐng)域的巨人。microArch S140 位于該研究所的微/納米制造設(shè)施 (MNF)，向佐治亞理工學院內(nèi)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(wǎng)膜疾病的治療，為數(shù)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(shù)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(lǐng)域。

精密打印，執(zhí)行精準任務(wù)
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(shù)，我們使研究人員能夠突破界限，以曾經(jīng)被認為不可能的規(guī)模創(chuàng)建工具和設(shè)備�！�

彌合理論創(chuàng)新與實際應(yīng)用之間的差距始終是技術(shù)進步的支柱。BMF的創(chuàng)作故事就體現(xiàn)了這一理念，該公司是由學術(shù)和合作共同創(chuàng)建的，植根于美國教授的學術(shù)視野和中國合作伙伴的產(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)中一個服務(wù)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(shù)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(yīng)用。BMF 的解決方案利用投影微立體光刻 (PμSL) 技術(shù)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(shù)引起了眾多中國大學的關(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院等合作鋪平了道路，他們現(xiàn)在已準備好進入微型、復雜設(shè)備領(lǐng)域的新領(lǐng)域。

Kawola 看到了微型 3D 打印在醫(yī)學領(lǐng)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(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(shù)在推進研究和醫(yī)療應(yīng)用方面的重要性。這就是Kawola所說的“網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)”。BMF 在這個微型學術(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、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(gòu)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(shù)在醫(yī)學領(lǐng)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(shè)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(shè)的未來�！� 得益于這些 3D 打印機所實現(xiàn)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?nèi)匀皇褂酶�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�；瘜W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(jīng)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(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微針所需的組件，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。


△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(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，打印機大約可以在半天內(nèi)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(yīng)用，可以更快地生產(chǎn)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(shè)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(xiàn)。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(wù)。

BMF



Boston Micro Fabrication (BMF) 為超高精度應(yīng)用提供先進的制造解決方案。作為微型精密 3D 打印機的領(lǐng)先制造商，在三個關(guān)鍵領(lǐng)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(shù)）的 3D 打印方法，該方法利用光、可定制光學器件、高質(zhì)量移動平臺和受控處理技術(shù)，為產(chǎn)品開發(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，代表了真正的行業(yè)突破。