在人类健康研究不断迈向精准化与前瞻化的今天,微纳制造,特别是微纳3D打印,正在成为全球科研人员的重要工具。摩方技术在科研领域的广泛应用显示,从理解大脑神经网络,到构建仿生类器官,从药物递送到心血管介入和术后康复,微纳制造正深度介入医学研究的众多前沿领域,帮助科研人员更快地揭示疾病机理,也为临床医生提供全新的治疗工具。与单纯带来高精度相比,它更像是医学前沿领域冒尖的新质生产力样本,悄然加速人类生命健康的探究进程。
摩方精密微纳3D打印技术,跨越效率与精度
微纳3D打印成为探究生命的利器在疾病研究的道路上,科学家们既需要能够操纵微小器官和细胞环境的“手术刀”、精准复刻人体血管的复杂器皿、提升载药微球制备水平的微流控芯片,也需要精细到能够钻进人体血管的微型机器人……传统制造方式在面对微型、复杂结构时,要么成本高昂,要么力不从心。无论是微米级通道的加工,还是复杂仿生结构的构建,往往都容易受限于切削、机加工等传统手段的制造成本或制造瓶颈。
而微纳3D打印凭借亚微米级的精度、一体化成型能力以及快速迭代的优势,成为疾病研究和医疗创新不可或缺的技术平台。它不仅缩短了研发周期,还能在数小时内完成过去数周甚至数月的加工任务,大幅提升科研效率。
当前,微纳3D打印在助力医疗健康研究领域展现出巨大的潜力,它既能精准复制神经网络的拓扑结构,帮助研究神经退行性疾病;也能制造仿生血管网络,支持类器官长期培养,为癌症、肾病、心脏疾病等研究提供新平台。在基于微流控和机器学习结合的脂质体药物递送系统中,微纳制造也已经在溃疡性结肠炎治疗中展现出前景。
可以说,微纳3D打印让科研人员第一次有能力在“生命的微观尺度”上进行大胆实验,为疾病研究打开了新的窗口。而摩方精密作为全球微纳3D打印的领军企业,其技术已服务全球40个国家和地区的800余家科研机构,是观察这一现象的一个典型窗口。从2018年首台设备交付以来,摩方已经助力科学家在神经科学、再生医学、肿瘤研究等领域不断产出突破性成果,相关研究成果多次登上Sciences, Nature等全球顶刊。
01 为探究大脑、深入血管带来科研工具升级
在神经科学研究中,科学家们长期面临的难题是如何在动物大脑内精准植入多根光纤。传统方法不仅费时费力,还增加了动物麻醉风险。冷泉港实验室利用摩方微纳3D打印设备,制备出轻量化光学驱动器,实现了多光纤的亚微米级精准定位,不仅缩短了手术时间,还显著提高了实验效率。这一成果让神经科学家能够更快、更安全地揭示大脑神经活动与疾病的关联机制。
图:摩方微纳3D打印的光学驱动器
而在再生医学领域,曼彻斯特大学与南洋理工大学的研究者则利用摩方设备制造出带有微沟槽结构的神经导管。这一创新将神经导管的设计从“单一腔道”升级为“仿生多级拓扑”,为细胞生长提供物理-化学协同引导环境。沟槽仿佛为神经细胞修复搭建的“高速公路”,显著促进了雪旺细胞迁移和轴突的有序延伸。这意味着,未来周围神经损伤的患者有望通过这种仿生导管实现更高效的修复。
02 为疾病治疗带来新突破口
在免疫相关疾病中,微纳制造也展示了巨大潜力。银屑病是一种顽固的慢性皮肤病,传统治疗难以精确调控免疫反应。中国医学科学院的科研人员借助摩方设备制备的微针模具,将DNA纳米结构与药物递送系统结合,制成微针贴片,实现了在皮肤病灶处的精准治疗。这种策略不仅减轻了炎症,也显著改善了患者的生活质量。
类似的思路也应用在癌症研究中。复旦大学与南昌大学第一附属医院科研团队通过摩方制造的类器官芯片,首次突破了“类器官长不大”的瓶颈。科研人员成功在体外培养出厘米级的肿瘤类器官,并借此开展药物敏感性实验。研究发现,相比传统类器官,厘米级类器官对化疗药物反应更灵敏、更接近真实患者肿瘤。这意味着,未来医生可以通过这种平台预测患者对药物的反应,推动真正的个体化治疗。
图:利用摩方微纳3D打印技术制造带有血管的类器官芯片
武汉大学团队则将视野进一步拓展到乳腺癌的耐药难题。他们利用摩方制造的模具经PDMS翻模后,开发出靶向线粒体的微针阵列,精准激活癌细胞的死亡开关,逆转了阿霉素耐药性。这一创新为化疗药物失效的患者提供了全新的解决方向。
03 为临床棘手问题提供解决方案
科研成果只有真正走向临床,才能改变患者的命运。在帮助各类临床应用突破方面,微纳3D打印同样成功地提供了多样的方案和手段,以解决临床中的现实、棘手问题。
例如,香港中文大学与香港理工大学团队利用摩方模具制造出亚毫米级磁控微导管,实现了在极细微血管中的高效导航,显著提升了卒中和心血管介入治疗的精准度与安全性。
东南大学的研究者开发出结合摩方微针阵列的可穿戴贴片,可以在心梗发作50分钟内检测到关键标志物,为患者赢得黄金抢救时间。武汉大学团队设计的氢气光热微针系统,则为术后疼痛管理和伤口愈合提供了更温和、个性化的解决方案。
摩方精密微纳3D打印,获全球顶尖健康研究院认可
近期,美国国立健康研究院旗下专门做心脏、肺和血液相关疾病的研究所采购了摩方的微米级精度设备,虽我们尚不知其将利用摩方设备具体应用于哪些研究方向,但该研究所以探索疾病机制和推动临床转化著称,相关研究产出在全球具有领先的风向标意义。这一选择本身,成为微纳制造在全球医学科研和应用中不可替代地位的又一例证。
摩方microArch® S240(精度:10μm),曾荣获全球光电科技领域最高奖“棱镜奖(Prism Award)”
微纳制造早就不只是实验室里的前沿概念,而是已经走进全球科研机构、医疗机构,促进科研探索和临床转化的日常工具。它正加速人类对疾病本质的探究,也为精准医疗的未来构建起坚实的基石。在这个进程中,摩方将持续投入,不断改进、迭代技术,与全球科学家们一道,推动医学研究不断走向新的深度与广度。