新型高速微尺度3D打印技術(shù)面世，有望促進(jìn)生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域發(fā)展
發(fā)布時(shí)間：2024年3月19日
來源：科技日?qǐng)?bào)
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美國斯坦福大學(xué)科學(xué)家開發(fā)出一種新型高速微尺度3D打印技術(shù)——卷對(duì)卷連續(xù)液體界面生產(chǎn)（r2rCLIP），其每天可打印100萬個(gè)極其精細(xì)且可定制的微型顆粒。這一成果有望促進(jìn)生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展，相關(guān)論文13日發(fā)表在最新一期的《自然》雜志上。
3D打印技術(shù)制造出的微顆粒廣泛應(yīng)用于藥物和疫苗輸送、微電子、微流體及復(fù)雜制造等領(lǐng)域，但大規(guī)模定制生產(chǎn)此類顆粒極富挑戰(zhàn)。
r2rCLIP是基于斯坦福大學(xué)迪西蒙尼實(shí)驗(yàn)室2015年開發(fā)的連續(xù)液體界面生產(chǎn)（CLIP）打印技術(shù)，CLIP可利用紫外線光照，將樹脂快速固化成所需形狀。
最新研究負(fù)責(zé)人、迪西蒙尼實(shí)驗(yàn)室詹森·克南菲德解釋說，他們先將一張薄膜送入CLIP打印機(jī)。在打印機(jī)上，數(shù)百個(gè)形狀被同時(shí)打印到薄膜上；隨后，整個(gè)系統(tǒng)繼續(xù)清洗、固化并移除這些形狀，這些步驟都可根據(jù)所需形狀和材料進(jìn)行定制；最后，薄膜被卷起。整個(gè)過程因此被命名為卷對(duì)卷CLIP，能大規(guī)模生產(chǎn)形狀獨(dú)特、小于頭發(fā)寬度的顆粒。
研究人員表示，在r2rCLIP面世前，如果想打印出一批大顆粒，需要人員手動(dòng)處理，這個(gè)過程進(jìn)展緩慢。現(xiàn)在，r2rCLIP能以前所未有的速度，每天制造出多達(dá)100萬個(gè)顆粒。借助新技術(shù)，他們現(xiàn)在能利用多種材料，快速創(chuàng)造出形狀更復(fù)雜的微型顆粒，如利用陶瓷和水凝膠制造出硬顆粒和軟顆粒。其中硬質(zhì)顆粒可應(yīng)用于微電子制造，而軟顆粒可應(yīng)用于體內(nèi)藥物輸送。
研究團(tuán)隊(duì)指出，現(xiàn)有3D打印技術(shù)需要在分辨率與速度之間找到平衡。有些3D打印技術(shù)可制造出更小的納米級(jí)顆粒，但速度較慢；有些3D打印技術(shù)能大規(guī)模制造出鞋子、家居用品、機(jī)器零件、足球頭盔、假牙、助聽器等大型物品，但無法打印出精細(xì)的微型顆粒。而新方法在制造速度和精微尺度之間找到了平衡。