3D打印微針助(zhu)力(li)視網(wang)膜修(xiu)復(fu)

更(geng)新(xin)時(shi)間：2023-12-06

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位(wei)於亞特蘭大市中心的(de)佐治亞理工學(xue)院(yuan)，正悄然(ran)醞(yun)釀(niang)著(zhe)壹場(chang)看似(si)微小(xiao)卻(que)充(chong)滿巨大潛能的變革(ge)。佐治亞理工學(xue)院(yuan)的電(dian)子(zi)和(he)納米技術(shu)研究(jiu)所(IEN) 通(tong)過(guo)引(yin)進摩方(fang)精(jing)密(mi)（BMF Precision Tech Inc.）微納3D打印機，擴(kuo)充(chong)了(le)其(qi)高科技設(she)備(bei)庫。自2021年使用設(she)備(bei)以來，面投影微立體光刻（PµSL）技術在(zai)推(tui)動開(kai)拓性研究(jiu)和(he)創新(xin)方(fang)面發(fa)揮了(le)關(guan)鍵(jian)作(zuo)用，科學家們正在(zai)利(li)用(yong)摩方(fang)精(jing)密(mi)的(de)微納3D打印機開(kai)發(fa)微針，專(zhuan)為(wei)微創藥(yao)物輸送而(er)設(she)計(ji)，用(yong)於視網(wang)膜修(xiu)復(fu)領(ling)域。

摩方(fang)精(jing)密(mi)nanoArch® S140是(shi)精(jing)度(du)為(wei)10μm的3D打印機，雖體積(ji)小(xiao)巧(qiao)，卻是(shi)精(jing)密(mi)加(jia)工領(ling)域的(de)小(xiao)巨(ju)人。該設(she)備(bei)被放置在(zai)佐治亞理工學(xue)院(yuan)的微/納米制造(zao)設(she)施(shi)(MNF)中，供校(xiao)內外的(de)研究(jiu)人員(yuan)開(kai)放使用。這個(ge)設(she)施(shi)就像(xiang)壹個(ge)磁場，吸(xi)引(yin)著(zhe)來自世界各(ge)地的思(si)想(xiang)家和(he)創造(zao)者匯(hui)聚(ju)在(zai)壹(yi)起共(gong)同(tong)探(tan)索(suo)未知(zhi)，推動科技的發展。

精(jing)密(mi)制(zhi)造(zao)，展望(wang)未(wei)來

在(zai)佐治亞理工學(xue)院(yuan)的頂(ding)尖(jian)研究(jiu)中，科學家們正在(zai)利(li)用(yong)摩方(fang)精(jing)密(mi)的(de)微納3D打印機開(kai)發(fa)微針，旨(zhi)在(zai)實(shi)現(xian)最(zui)小(xiao)的(de)侵入(ru)式(shi)藥(yao)物輸送，精(jing)準(zhun)地靶向視網(wang)膜。該方(fang)法有望(wang)改變視(shi)網(wang)膜疾病(bing)的治(zhi)療(liao)，為(wei)數百(bai)萬(wan)視(shi)力受(shou)損(sun)者帶(dai)來希望(wang)。

通(tong)過(guo)微針進行眼(yan)部(bu)註射(she)的(de)示意圖(tu)

但(dan)是(shi)，他(ta)們的(de)探(tan)索(suo)不(bu)會止(zhi)步(bu)於此。佐治亞理工學(xue)院(yuan)的生命系(xi)統(tong)傳感(gan)器(qi)實(shi)驗室致(zhi)力於利(li)用(yong)這種(zhong)面投影微立體光刻（PµSL）技術，開(kai)發(fa)能夠(gou)與(yu)活體組織無縫(feng)集成的傳感(gan)器(qi)，可(ke)以實時(shi)監(jian)測身(shen)體功(gong)能，為(wei)人們(men)提供全新(xin)的(de)體驗，同(tong)時(shi)也(ye)為(wei)個(ge)性化(hua)醫(yi)療(liao)領(ling)域帶(dai)來了(le)全新(xin)的(de)突(tu)破(po)。

精(jing)密(mi)打印，執(zhi)行(xing)精(jing)準(zhun)任務(wu)

摩方(fang)精(jing)密(mi)歐(ou)美(mei)區(qu)總(zong)裁John Kawola，在(zai)壹(yi)次(ci)采訪(fang)中分(fen)享(xiang)了(le)他(ta)對此(ci)次合(he)作(zuo)的見解(jie)：“佐治亞理工學(xue)院(yuan)壹直站在(zai)精(jing)密(mi)加(jia)工研究(jiu)的前(qian)沿(yan)，通(tong)過(guo)集成我們(men)的(de)微納3D打印技(ji)術(shu)，研究(jiu)人員(yuan)們能夠(gou)輕松突(tu)破(po)界限，以令人驚(jing)嘆(tan)的規(gui)模(mo)創造(zao)出各(ge)種(zhong)工(gong)具和(he)設(she)備(bei)。"

壹直以來，彌(mi)合(he)理論(lun)創新(xin)與(yu)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)之間的差距始(shi)終(zhong)是(shi)推(tui)動技(ji)術(shu)向(xiang)前發展的核(he)心動力(li)，摩方(fang)精(jing)密(mi)的(de)創(chuang)業故事就體現(xian)了(le)這壹理念。2016年，摩方(fang)精(jing)密(mi)正式(shi)成立，作(zuo)為(wei)學術(shu)與(yu)合(he)作(zuo)的結(jie)晶，同(tong)時(shi)也(ye)植根(gen)於全球(qiu)科研學(xue)者的學術視(shi)野和(he)合(he)作(zuo)夥伴(ban)的產(chan)業能力之中。

在(zai)3D打印行(xing)業(ye)中，摩方(fang)精(jing)密(mi)的(de)創(chuang)始(shi)團(tuan)隊發(fa)現(xian)了(le)壹個(ge)藍(lan)海(hai)市場(chang)——精(jing)密(mi)制(zhi)造(zao)市場(chang)，這個(ge)市場需(xu)要制(zhi)造(zao)極其(qi)精(jing)密(mi)的(de)小(xiao)型(xing)物品(pin)。雖然(ran)納米技術(shu)可(ke)以創造(zao)出令(ling)人驚(jing)嘆(tan)的亞微米級(ji)細節(jie)，但(dan)卻無法將其(qi)擴(kuo)展到(dao)更(geng)廣(guang)泛的(de)實際(ji)應(ying)用(yong)中。為(wei)了(le)填(tian)補(bu)這個(ge)空(kong)白，摩方(fang)精(jing)密(mi)提出了(le)壹種(zhong)利(li)用(yong)面投影微立體光刻（PµSL）技術的解(jie)決方(fang)案，從而能夠(gou)更(geng)有效地創建既小(xiao)又(you)復雜(za)的(de)零(ling)件。

最(zui)初，這項技術吸(xi)引(yin)了(le)眾多(duo)學校(xiao)和(he)科研機構的關(guan)註，為(wei)摩方(fang)精(jing)密(mi)的(de)全(quan)球化布局奠(dian)定(ding)了(le)基礎。摩方(fang)精(jing)密(mi)早(zao)期(qi)的努力為(wei)與佐治亞理工學(xue)院(yuan)等機構的合(he)作(zuo)鋪平了(le)道路(lu)。現在(zai)，他(ta)們已(yi)經準(zhun)備(bei)好(hao)挑戰(zhan)研發(fa)更加(jia)精(jing)密(mi)的(de)設(she)備(bei)和(he)終(zhong)端(duan)產(chan)品(pin)。

在(zai)生物醫療領(ling)域，John Kawola對(dui)微納3D打印技(ji)術(shu)寄予厚望(wang)：“我(wo)們(men)正期(qi)待著(zhe)壹個(ge)未來，那(na)時(shi)的(de)幹預手段既精(jing)確(que)又(you)微創，從而改變我(wo)們(men)對(dui)醫療體驗的認知。"他(ta)構想(xiang)了(le)這樣壹個(ge)世界：復雜(za)的(de)手術被簡(jian)便的(de)門(men)診手術所取代，這樣既降(jiang)低(di)了(le)風險(xian)，又(you)縮(suo)短(duan)了(le)恢復(fu)時(shi)間。

從小(xiao)處(chu)著(zhe)手，邁(mai)向醫(yi)學裏(li)程(cheng)碑

然(ran)而(er)，John Kawola對(dui)精(jing)密(mi)制(zhi)造(zao)力量(liang)的(de)看(kan)法不(bu)僅限(xian)於佐治亞理工學(xue)院(yuan)的當前(qian)項目(mu)。“摩方(fang)精(jing)密(mi)的(de)微納3D打印技(ji)術(shu)不(bu)僅著(zhe)眼於當下(xia)，它(ta)更是(shi)為(wei)那(na)些我(wo)們尚(shang)未(wei)想(xiang)象的創新(xin)設(she)立(li)壹(yi)個(ge)舞臺(tai)。微尺(chi)度(du)下(xia)的(de)精(jing)確(que)制(zhi)造(zao)，打開(kai)了(le)通(tong)往(wang)定(ding)制(zhi)化植入(ru)物、組織工(gong)程(cheng)和(he)符(fu)合(he)患(huan)者(zhe)生物學的藥(yao)物輸送系(xi)統(tong)大門(men)。正是(shi)這種(zhong)未(wei)來突(tu)破(po)的(de)潛(qian)力(li)，使得人們(men)對摩方(fang)精(jing)密(mi)技(ji)術(shu)的興趣(qu)與(yu)日俱(ju)增。"

隨(sui)著(zhe)摩方(fang)精(jing)密(mi)在(zai)微納3D打印方(fang)面的(de)聲(sheng)譽不(bu)斷增強，人們(men)越(yue)來越(yue)理解(jie)他(ta)們的(de)技術(shu)在(zai)推(tui)進研究(jiu)和(he)醫療應(ying)用方(fang)面的(de)重要性。這正是(shi)John Kawola所提到(dao)的(de)“網(wang)絡(luo)效應"。在(zai)精(jing)密(mi)制(zhi)造(zao)領(ling)域，摩方(fang)精(jing)密(mi)因(yin)其(qi)優良(liang)口碑而(er)聲(sheng)名(ming)遠揚(yang)。因此(ci)，像(xiang)卡內(nei)基梅隆(long)大學、埃默裏(li)大學、北卡羅來納州立大學和(he)賓夕(xi)法尼亞大學等機構的頂尖(jian)科學家，也借助(zhu)摩方(fang)精(jing)密(mi)的(de)3D打印助(zhu)力(li)他(ta)們的(de)研究(jiu)工作(zuo)。

摩方(fang)精(jing)密(mi)研發(fa)的微針

關(guan)於摩方(fang)精(jing)密(mi)在(zai)生物醫療領(ling)域的(de)廣(guang)泛影響(xiang)，John Kawola給出了(le)這樣的願(yuan)景(jing)：“試(shi)想(xiang)壹(yi)下(xia)，壹(yi)個(ge)醫療設(she)備(bei)，不(bu)僅依據(ju)病(bing)癥特性，還可(ke)根(gen)據(ju)個(ge)人需(xu)求進行定(ding)制(zhi)化。這就是(shi)我(wo)們(men)正在(zai)努力塑造(zao)的未(wei)來。"得益(yi)於摩方(fang)精(jing)密(mi)的(de)超(chao)高(gao)精(jing)度(du)打印能力，這個(ge)未來似(si)乎(hu)近(jin)在(zai)咫(zhi)尺(chi)。

揭(jie)開(kai)復(fu)雜(za)的(de)神(shen)秘面紗(sha)

面對(dui)打印復(fu)雜(za)物品(pin)的(de)挑(tiao)戰(zhan)，例(li)如(ru)能夠(gou)用(yong)於單個(ge)細胞工作(zuo)的微小(xiao)針(zhen)頭，可(ke)能會覺(jiao)得(de)很(hen)難制備(bei)。但(dan)實際(ji)上，這不(bu)過是(shi)壹(yi)種(zhong)縮(suo)小(xiao)版的常規(gui)3D打印。像(xiang)摩方(fang)精(jing)密(mi)這樣的微納3D打印機，它(ta)的工(gong)作(zuo)原理和(he)傳統(tong)3D打印機非常相(xiang)似(si)，但(dan)選用更精(jing)細的(de)材料(liao)，采用(yong)更(geng)為(wei)精(jing)確(que)的(de)運(yun)動，塑(su)造(zao)出常(chang)常(chang)肉眼(yan)難以察覺(jiao)的(de)物體。

佐治亞理工學(xue)院(yuan)正在(zai)利(li)用(yong)微納3D打印機的(de)功(gong)能以突(tu)破(po)性的(de)方(fang)式(shi)推進醫學(xue)研究(jiu)。化學(xue)與生物分(fen)子工(gong)程(cheng)學(xue)理事教(jiao)授Mark Prausnitz及其(qi)在(zai)藥(yao)物輸送實(shi)驗室的(de)團(tuan)隊正在(zai)研發(fa)用於眼部(bu)註射(she)的(de)微針。這些微針經過(guo)精(jing)心(xin)制(zhi)作(zuo)，中空(kong)且小(xiao)，足(zu)以與細胞相(xiang)互(hu)作(zuo)用，提供了(le)壹種(zhong)侵入(ru)性較(jiao)小(xiao)的(de)方(fang)法，可(ke)將藥(yao)物直接輸送到(dao)眼(yan)睛(jing)內(nei)的特定(ding)區(qu)域。研究(jiu)人員(yuan)使用摩方(fang)精(jing)密(mi)nanoArch® S140打印出以超(chao)高(gao)的精(jing)度(du)引(yin)導(dao)微針所需(xu)的組件，可(ke)以通(tong)過(guo)在(zai)微觀尺(chi)度(du)上生產定(ding)制(zhi)部(bu)件來改善眼(yan)內(nei)治(zhi)療的藥(yao)物輸送。

摩方(fang)精(jing)密(mi)nanoArch® S140

微針及其(qi)應用(yong)

與此同(tong)時(shi)，該大學的生命系(xi)統(tong)傳感(gan)器(qi)實(shi)驗室正在(zai)探(tan)索(suo)醫療(liao)診斷(duan)的(de)前(qian)沿(yan)。他(ta)們正在(zai)開(kai)發(fa)壹種(zhong)植(zhi)入式(shi)壓力(li)傳感(gan)器(qi)，用(yong)於持續(xu)監(jian)測腦積(ji)水(shui)患者的(de)顱內(nei)壓，這種(zhong)敏(min)感(gan)設(she)備(bei)依賴於極其(qi)精(jing)確(que)地制作(zuo)微流體通(tong)道(dao)。因此，研究(jiu)人員(yuan)使用摩方(fang)精(jing)密(mi)nanoArch® S140為(wei)這些通(tong)道(dao)創建精(jing)確(que)的(de)模(mo)具。John Kawola說(shuo)，打印機大約可(ke)以在(zai)半天內(nei)制(zhi)作(zuo)六(liu)到(dao)八(ba)個(ge)這樣的部(bu)件。此外，同(tong)壹(yi)臺(tai)高(gao)精(jing)度(du)打印機還可(ke)以制備(bei)微針，用(yong)於更廣(guang)泛的(de)藥(yao)物輸送應(ying)用，可(ke)以更快(kuai)地生產針(zhen)陣列(lie)，並(bing)且(qie)具有傳統(tong) 3D 打印機無法復制的復(fu)雜(za)幾(ji)何(he)形(xing)狀(zhuang)。

佐治亞理工學(xue)院(yuan)與摩方(fang)精(jing)密(mi)攜(xie)手共進，成為(wei)團隊(dui)協(xie)作(zuo)與高(gao)科技發展的傑出案例。這裏(li)，我(wo)們(men)關(guan)註的(de)不(bu)僅僅(jin)是(shi)引(yin)入(ru)新(xin)型(xing)設(she)備(bei)，更是(shi)致(zhi)力於打造(zao)壹個(ge)激(ji)發(fa)學生和(he)研究(jiu)人員(yuan)大膽思(si)考、勇(yong)於探(tan)索(suo)的創(chuang)新(xin)環(huan)境。當微納3D打印機落(luo)戶(hu)佐治亞理工學(xue)院(yuan)，這無疑代表著(zhe)我們(men)在(zai)科技道路(lu)上的壹大躍進，也證(zheng)明(ming)了(le)即(ji)便(bian)是(shi)看(kan)似(si)微不(bu)足道(dao)的(de)工(gong)具，也能在(zai)解(jie)決重大問(wen)題(ti)中發揮(hui)關(guan)鍵(jian)作(zuo)用。展望(wang)未(wei)來，我們有理由相(xiang)信，微納3D打印技(ji)術(shu)將大顯身(shen)手，助(zhu)力(li)我們(men)簡(jian)化復(fu)雜(za)任(ren)務(wu)，從而推(tui)動科技發展更上壹層(ceng)樓。