自然啟示：微納3D打印仿生微針助力精準醫(yī)療“提速”

來源：摩方精密

在精準醫(yī)療時代，如何安全有效地穿透人體第一道防線——皮膚屏障，成為藥物遞送和生物傳感的核心挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)注射器帶來的疼痛與感染風險，以及口服藥物的生物利用度瓶頸，科研人員從大自然中汲取靈感，從而催生出了仿生微針技術。

然而制造這些仿生精密結構曾讓科研人員舉步維艱。傳統(tǒng)微加工技術難以兼顧復雜幾何形狀與微米級精度，材料選擇也極為受限。當全球科研團隊在微針制造的道路上摸索前行時，摩方精密微納3D打印技術以2μm的工業(yè)級超高精度，為這場醫(yī)療革命提供了關鍵支撐。

無痛高效醫(yī)療的破局者：仿生微針的創(chuàng)新應用
從細菌感染性口炎治療，到肌肉萎縮的神經(jīng)再生，再到慢性傷口的智能管理，微針技術憑借其微創(chuàng)無痛、高效遞送的特性，讓我們一起來看看微納3D打印仿生微針如何重新定義精準醫(yī)療的邊界。

仿生海參微針神經(jīng)導管
蘭州大學口腔醫(yī)學院范增杰教授團隊設計開發(fā)了一種具有海參仿生特性的微針神經(jīng)導管（MNGCs），用于周圍神經(jīng)損傷及其導致的肌肉萎縮的協(xié)同高效治療。該MNGCs是由摩方精密 microArch® S230 （精度：2μm）高精度3D打印設備加工模具后經(jīng)PDMS翻模制備而成。

具有海參仿生特性的PZG-MNGCs能高效產(chǎn)生并傳導壓電電刺激（ES），在確保穩(wěn)定橋接缺損神經(jīng)和可以向肌肉傳遞ES的前提下，通過內側的微通道共同促進SCs遷移以促進神經(jīng)再生，同時將ES通過MNs傳遞至周圍肌肉，最終在協(xié)同緩解肌肉萎縮和促進神經(jīng)再生中取得了相當接近自體移植治療這一“金標準”的治療效果。

仿生珊瑚中空微針
四川大學華西口腔醫(yī)院萬乾炳教授團隊從尖角珊瑚的形態(tài)結構和生理特點中獲得啟發(fā)，依靠高精度生物3D打印技術開發(fā)了一種負載智能水凝膠的中空多孔微針貼片，用于慢性傷口內潛行感染的快速指示、智能給藥、微創(chuàng)治療。

研究團隊選擇了生物相容性良好、機械強度較高、遇水不溶脹的聚己內酯類材料作為基材，通過甲基丙烯�；�改性使其滿足光固化3D打印的制造需求。通過摩方精密nanoArch® S130(精度：2μm）3D打印系統(tǒng)，將中空的微針陣列及其內部內貫通孔道直接打印成型，每一根微針都具有完全標化的外型尺寸和內部空間，且微針表面都具有形狀規(guī)則的方孔開窗以及用于放大毛細作用的凹槽導流道。

DOI：10.1002/adfm.202314071

仿生果蠅微針貼片
蘭州大學口腔醫(yī)學院范增杰教授團隊設計開發(fā)了一種具有果蠅仿生特性的水凝膠仿生微針貼片，用于細菌感染性口炎的高效治療。該微針貼片制備所使用的模板是由摩方精密面投影微立體光刻（PμSL）技術（microArch® S230，精度：2μm）加工而成的。
仿生微針貼片針對細菌感染性口炎的獨特微環(huán)境量身定制，以“濕環(huán)境穩(wěn)定黏附+NO智能可控釋放+細菌高效抑制+機械收縮促進愈合”這些優(yōu)越性能，促進細菌感染性口炎的高效愈合。

DOI：10.1002/advs.202500432

精度破局：微納3D打印打破制造瓶頸
傳統(tǒng)微針制造面臨三重困境：尖端精度不足影響穿透效率；復雜內部結構無法實現(xiàn)；材料兼容性和可選性有限。這些瓶頸使得注塑、蝕刻及激光微加工等常規(guī)工藝在精度與復雜性之間難以兼顧，最終成為科研產(chǎn)業(yè)化的關鍵障礙。

摩方精密的面投影微立體光刻（PμSL）技術以2μm的工業(yè)級精度（相當于人類頭發(fā)絲直徑的1/40），徹底改變了這一局面。這項創(chuàng)新技術能夠實現(xiàn)傳統(tǒng)工藝難以企及的復雜結構：如多通道微針，可實現(xiàn)直徑10μm的貫穿孔道實現(xiàn)多藥物協(xié)同遞送。如今，摩方設備已成為全球頂尖實驗室的首選，從Science、Nature等多篇頂刊論文，到臨床醫(yī)療終端的落地轉化，處處可見其身影。

盡管微納3D打印在研發(fā)階段表現(xiàn)優(yōu)異，微針技術要實現(xiàn)規(guī)模化落地仍需突破多重壁壘：生產(chǎn)成本控制、工藝一致性保障、材料生物相容性優(yōu)化等。摩方精密正積極推動科研產(chǎn)業(yè)化進程，全新升級的超高精度3D打印系統(tǒng)microArch® S230A（精度：2μm）和最新技術復合精度3D打印系統(tǒng)microArch® D0210（精度：2&10μm），均搭配自動水平調節(jié)系統(tǒng)，集成平臺自動調平、繃膜動態(tài)校準與滾刀智能調節(jié)功能，工藝參數(shù)設置、液面平衡及流平時間控制等關鍵工序自動化，大幅度提升了復雜微針結構以及微針模具的生產(chǎn)效率，目前已在多個生物醫(yī)療客戶中實現(xiàn)小批量量產(chǎn)。

為適配不同微針材料要求，摩方精密已開發(fā)多元光敏材料體系：
高性能樹脂體系：高韌性樹脂（ST1400）、耐高溫樹脂（HT200）、耐候性樹脂（RG）、可溶性犧牲樹脂（SR），強韌性樹脂（Tough），透明樹脂（Clear）等，其中犧牲樹脂可高效制備微針模板，結合PDMS翻模工藝實現(xiàn)高精度微針結構復制，已應用于北大倒鉤微針、中科大雙藥微針等科研項目。

高精度陶瓷漿料：包括氧化鋁、氧化鋯等新型陶瓷漿料，并突破傳統(tǒng)陶瓷打印精度極限，成功實現(xiàn)10μm孔徑和17μm桿徑的精密結構加工，攻克微通道結構精密成型、梯度孔隙可控構建、微孔加工等長期制約行業(yè)發(fā)展的技術瓶頸。

高精度水凝膠：與素靈科技合作開發(fā)高精度甲基丙烯�；�明膠-GelMA，通過nanoArch® S140 BIO生物3D打印系統(tǒng)，支持12μm線條打印，可在雙層螺旋微針中實現(xiàn)真皮間質液高效提取。

依托摩方材料庫與全流程標準化服務（建模設計→打印→后處理），形成從研發(fā)到量產(chǎn)的閉環(huán)支持，加速微針技術在藥物遞送、組織工程等領域的研發(fā)進程和產(chǎn)業(yè)化落地。

摩方精密將繼續(xù)深化“產(chǎn)學研”資源整合，通過微納3D打印技術賦能創(chuàng)新科技研發(fā)與孵化，推動研究成果的應用轉化與產(chǎn)業(yè)化落地，為我國高質量發(fā)展貢獻力量。