PμSL微纳3D打印技术在生物医疗领域的应用

发布日期:2023-12-25

浏览量:155次

人们在探索生命奥秘的旅途中,不断拓展延伸生物医疗领域的诸多应用场景。3D打印技术的诞生与发展,不仅赋予了社会生产制造新路径和新优势,也为生物医疗领域注入了前所未有的活力和可能性。它使得医疗工作者能够根据患者的具体情况进行定制化治疗,从而提高治疗效果和患者的生活质量。同时在制造医疗设备和器械方面也具有巨大的优势,这是传统的制造方法所无法比拟的。

 

摩方精密作为全球微纳尺度3D打印技术及精密加工能力解决方案提供商,能够根据客户的需求,快速制作出符合要求的原型,这样快速验证和即时反馈的能力,不仅优化了最终的生产设计,而且大大加快了临床前测试的产品开发速度。

 

广泛应用前景 重塑未来医疗

据Acumen Research and Consulting最近发布的报告称,2022年全球医疗3D打印应用市场规模为28亿美元,到2032年将达到110亿美元,复合年增长率为16.6%。

在生物医疗领域,3D打印技术正逐步成为一项不可或缺的技术。它能够根据患者的具体情况进行定制化制造,从而提高治疗效果和患者的生活质量。例如,通过3D打印技术制造的各类支架、器官芯片、微针以及植入物,能够更好地适应患者的身体结构,提高舒适度和使用效果。

 

把握创新动向 引领科学巅峰

摩方精密致力于探索微纳3D打印在生物医疗领域更多元的创新应用场景,希望为行业带来前所未有的革命性突破。接下来,通过几组客户应用案例,共同领略这些微小却强大的结构创造的无限可能。

 

3D打印生物支架(骨再生)

上海交通大学等团队研究基于表面改性的3D打印多孔生物活性玻璃(BG) /氧化石墨烯(GO)支架对巨噬细胞活化和骨再生的影响。该团队利用摩方精密microArch®S240(精度:10μm)3D打印设备,成功打印了生物支架。

 

其打印结构为多孔圆柱,整体尺寸12.5*2mm³,烧结前孔径500μm、烧结后(孔径300-350μm,杆径约200-250μm),孔隙率80%。该研究成功实现了骨再生,有望用于临床骨缺损的治疗中。

原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2023.110673

 

光固化水凝胶(优异的成型精度)

湖南大学机械与运载工程学院韩晓筱教授等提出了一种光吸收与自由基反应协同作用的光散射抑制新机制,并基于此机制开发了一种新型光抑制剂(Curcumin-Na,Cur-Na),成功制造了各种具有多尺度通道和薄壁网络结构的生物活性功能支架。

 

团队将添加了Cur-Na的生物墨水应用到摩方精密nanoArch®S130(精度:2μm)光固化打印机中,成功地制造了各种复杂结构体(仿生支架,可灌注血管网络,极小三周期曲面等),证明了该光抑制剂在制造具有小尺度特征的功能性载细胞3D支架方面的卓越能力。

原文链接:

https://doi.org/10.1038/s41467-023-38838-2

 

3D打印血管支架

来自香港城市大学等团队基于PμSL技术3D打印和金属薄膜沉积,设计和制造了具有高径向强度的薄壁3D打印复合心血管支架。成功实现了壁厚约为150μm且具有高径向强度的复合支架。这项工作为解决薄壁厚度和高径向强度无法同时实现的困境提供了一种潜在的解决方案,并激发了更多基于新型3D打印力学超材料医疗设备应用的灵感。

 

该研究采用摩方精密nanoArch®S140(精度:10μm),利用PμSL技术打印镂空支架结构结合磁控溅射镀金,制备具有良好的细胞兼容性和高径向强度的复合血管支架。该支架结构的直径3.5mm,长度9.4mm,支柱厚度120μm,壁厚150-250μm。

原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2022.116572

 

水凝胶支架(肌腱再生)

来自浙江大学的团队研发了一种具有平行排列基底层结构的Exos-Yap1功能化GelMA水凝胶,以增强TSPCs的粘附性,促进细胞干性,并将再生细胞引导至肌腱,用于体外和体内肌腱再生。

 

该团队使用摩方精密nanoArch®S130(精度:2μm)打印出平行排列的沟槽结构,整体尺寸约5*4.7mm²,结合PDMS翻模制备仿生水凝胶支架,可修复肌腱缺损、实现体外/体内肌腱再生,在临床上有巨大应用潜力。

原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.actbio.2023.02.018

 

可穿戴空心微针(按需给药)

厦门大学陈鹭剑教授与胡学佳助理教授提出一种新型的主动药物递送机制,团队在声学与微结构相互作用机理研究基础上,提出利用PZT在微针针尖诱导涡流,产生微泵效应,并通过贴片的集成设计,实现智能的按需药物释放。

 

该空心微针使用了摩方精密公司的nanoArch®S130(精度:2μm)高精度3D打印机制造,该阵列由10×10个微针单元组成,每个单元高1000微米。研究结果表明,器件的高精度加工确保了针尖的锐度以及均一性,从而进一步保证针尖可在声学驱动下产生较强涡流效应。

原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.147124

 

肝腺泡芯片(有效构建肝血窦)

中国科学技术大学团队研发了一种构建肝脏窦道的方法,基于PμSL技术打印微针模具并在凝胶内部形成通道,最终成功在肝腺泡芯片内形成肝血窦。

 

在摩方精密的nanoArch®S130(精度:2μm)高精度3D打印机的支持下,该团队制造了尺寸为50*3*7.4mm的微针模具,其直径为100-200μm、高度最高2.4mm;辅助模具孔径200μm;最终基于150μm微针模具构建的肝腺泡芯片,成功形成肝血窦。该研究有望为制造完全功能化的肝脏生物反应器铺平了道路。

原文链接:

https://doi.org/10.1038/s41378-023-00544-w

虽然3D打印技术在生物医疗领域已经取得了很多突破性进展,但很多技术仍处于研究和实验阶段。未来的发展需要更多的临床验证和实际应用,以确保技术的可行性和有效性。

面对未来,摩方精密将坚持不懈地通过材料研发、技术创新、临床合作以及跨学科整合等多方面的优化措施,持续助力生物医疗产业创新高质量发展。

 

相关新闻