3D打印微针进行视网膜修复:微型3D打印技术助力实现医疗技术的巨大飞跃

2023 年 11 月 23 日

在亚特兰大市中心的佐治亚理工学院(Georgia Tech),一场规模虽小但潜力巨大的革命正在酝酿之中。佐治亚理工学院的电子和纳米技术研究所(IEN) 通过从Boston Micro Fabrication (BMF)购买高分辨率微型 3D 打印机,扩大了其高科技设备库。自 2021 年安装以来,这项技术在推动开拓性研究和创新方面发挥了关键作用。南极熊获悉,科学家们正在利用 BMF 微型 3D 打印机的精度来开发微型针,专为微创药物输送而设计,以高精度瞄准视网膜


通过微针进行眼部注射的示意图
       这台高分辨率微型 3D 打印机是microArch S140,大小不及典型的办公打印机,但却是微细加工领域的巨人。microArch S140 位于该研究所的微/纳米制造设施 (MNF),向佐治亚理工学院内外的研究人员开放。在佐治亚理工学院的尖端研究中,科学家们正在利用 BMF 微型 3D 打印机的精度来开发微型针,这可能会彻底改变视网膜疾病的治疗,为数百万患有视力障碍的人带来希望。



该该大学的生命系统传感器实验室将利用这种微型 3D 打印技术来开发能够与活体组织无缝集成的传感器,可以实时监测身体功能,提供对人体前所未有的洞察,并开辟个性化医疗的新领域。

精密打印,执行精准任务
BMF 首席执行官John Kawola在接受采访时分享了对此次合作的见解:“佐治亚理工学院站在微细加工研究的前沿。通过集成我们的微型 3D 打印技术,我们使研究人员能够突破界限,以曾经被认为不可能的规模创建工具和设备。”

弥合理论创新与实际应用之间的差距始终是技术进步的支柱。BMF的创作故事就体现了这一理念,该公司是由学术和合作共同创建的,植根于美国教授的学术视野和中国合作伙伴的产业能力,BMF于2017年在深圳成立。


△约翰·卡沃拉 (John Kawola),BMF 首席执行官

创始人发现了 3D 打印行业中一个服务不足的市场,即微型市场,需要制造极其精确的小型物品。纳米技术可以创造令人难以置信的亚微米细节,但无法扩展到更广泛的实际应用。BMF 的解决方案利用投影微立体光刻 (PµSL) 技术来弥补这一差距,从而更有效地创建微小而复杂的零件。最初,该技术引起了众多中国大学的关注,为 BMF 于 2020 年在全球推出奠定了基础。BMF 的早期举措为与佐治亚理工学院等合作铺平了道路,他们现在已准备好进入微型、复杂设备领域的新领域。

Kawola 看到了微型 3D 打印在医学领域的巨大潜力:“我们正在展望未来,干预措施如此有针对性、微创性,从而从根本上改变我们的医疗体验。”

从小小的开始到医学里程碑
Kawola 对微加工力量充满欣喜,他表示:“BMF 的微型 3D 打印技术不仅仅关乎我们今天所做的事情,它还关乎尚未想象到的事情。微观尺度的精度为定制植入物、组织工程和符合患者独特生物学特性的药物输送系统打开了大门,正是这种未来突破的潜力激发了人们对 BMF 能力日益增长的兴趣。”

随着 BMF 在精确微型 3D 打印方面的声誉不断增强,人们越来越清楚他们的技术在推进研究和医疗应用方面的重要性。这就是Kawola所说的“网络效应”。BMF 在这个微型学术领域如此出名的主要原因是口碑。因此,卡内基梅隆大学、埃默里大学、北卡罗来纳州立大学和宾夕法尼亚大学等机构的顶尖科学家也依赖这些微型打印机的潜力来开展工作。


△BMF 开发的微针

当被问及 BMF 技术在医学领域的更广泛影响时,Kawola 提出了一个令人信服的愿景:“想象一个世界,每件医疗设备不仅针对具体情况,而且针对个人量身定制。这就是我们正在努力建设的未来。” 得益于这些 3D 打印机所实现的微米级精度,这个未来似乎触手可及。

揭开复杂的神秘面纱
当打印一些复杂的东西,比如可以与单个细胞一起工作的小针,可能看起来很困难,但它就像常规的 3D 打印一样,只是规模较小。BMF 等微型 3D 打印机的操作方式与传统 3D 打印机非常相似。尽管如此,他们仍然使用更精细的材料和更精确的动作来创造肉眼看不见的物体。

佐治亚理工学院正在利用微型 3D 打印机的功能以突破性的方式推进医学研究。化学和生物分子工程摄政教授 Mark Prausnitz 和他在药物输送实验室的团队正在开创用于眼部注射的微针。这些微针经过精心制作,中空且小,足以与细胞相互作用,提供了一种侵入性较小的方法,可将药物直接输送到眼睛内的特定区域。研究人员使用 microArch S140 打印出以卓越的精度引导微针所需的组件,可以通过在微观尺度上生产定制部件来改善眼内治疗的药物输送。


△BMF的S140

其他研究
与此同时,该大学的生命系统传感器实验室正在探索医疗诊断的前沿。他们正在开发一种植入式压力传感器,用于持续监测脑积水患者的颅内压。这种敏感设备依赖于极其精确地制作微流体通道。因此,研究人员使用 microArch S140 为这些通道创建精确的模具。Kawola说,打印机大约可以在半天内制作六到八个这样的部件。此外,同一台高分辨率打印机还可以创建微针,用于更广泛的药物输送应用,可以更快地生产针阵列,并且具有传统 3D 打印机无法复制的复杂几何形状。

佐治亚理工学院与 BMF 的合作是团队合作和高科技进步的有力范例。这不仅仅是获得新设备;这是为了创造一个环境,让学生和研究人员能够大胆思考并做出发现。佐治亚理工学院的微型 3D 打印机的到来标志着向前迈出了一大步,这表明即使是最小的工具也可以解决大问题。展望未来,微型 3D 打印可以帮助简化复杂的任务。

BMF



Boston Micro Fabrication (BMF) 为超高精度应用提供先进的制造解决方案。作为微型精密 3D 打印机的领先制造商,在三个关键领域(分辨率、准确度和精密度)具有独特优势。
      BMF 制造高精度微型 3D 打印机。该公司的 microArch 系统使用称为PμSL(投影微立体光固化成型术)的 3D 打印方法,该方法利用光、可定制光学器件、高质量移动平台和受控处理技术,为产品开发、研究生产业界最精确的高分辨率 3D 打印件和工业短期生产,使产品制造商能够在不牺牲质量或规模的情况下利用 3D 打印的优势,代表了真正的行业突破。

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