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新的3D纳米打印策略为医学 机器人技术的革命打开了大门

发布时间:2019-02-01 14:57:06 来源:

马里兰大学(UMD)的工程师创造了第一个3D打印的流体回路元件,它非常小,可以放在人类头发的宽度上。二极管确保流体只在一个方向上移动 - 这对于像植入式设备这样的产品来说是一个关键特性,它可以将治疗方法直接释放到体内。

微流体二极管也代表了3D纳米打印策略的首次使用,该策略突破了先前的成本和复杂性障碍,阻碍了从个性化医疗到药物输送的领域的进步。

“正如电子电路的萎缩彻底改变了电子领域,大幅缩小3D打印微流体电路尺寸的能力为药物筛选,医疗诊断和微机器人等领域的新时代奠定了基础,”助理Ryan Sochol说道。 UMD的A. James Clark工程学院机械工程和生物工程教授。

Sochol与研究生Andrew Lamont和Abdullah Alsharhan在今天发表在开放获取期刊“ 科学报告”上的一篇论文中概述了他们的新战略。

近年来,科学家们开始利用新兴的3D纳米印刷技术来构建医疗设备并创建“片上器官”系统。但是,将药物,营养素和其他液体推入如此小的环境而不会泄漏的复杂性 - 以及克服这些复杂性的成本 - 使得该技术对于需要精确流体控制的大多数应用来说是不切实际的。

相反,研究人员仅限于增材制造技术,其印刷功能明显大于新型UMD流体二极管。

“这确实限制了你的设备有多小,”生物工程学生拉蒙特说,他开发了这种方法,并将测试作为他博士研究的一部分。“毕竟,你的微机器人中的微流体电路不能大于机器人本身。”

克拉克学院团队的战略与众不同之处在于它采用了一种称为溶胶 - 凝胶的工艺,这使得他们可以将二极管固定在印有普通聚合物的微型通道的墙壁上。然后将二极管的分钟结构直接打印在通道内部 - 从通道顶部向下逐层打印。

结果是完全密封的3D微流体二极管,其成本只是成本的一​​小部分,并且比以前的方法花费的时间更短。

它们实现的强密封将保护电路免受污染,并确保任何流过二极管的流体不会在错误的时间或地点释放,通过微通道壁的再成形进一步加强。

“以前的方法要求研究人员牺牲时间和成本来建造类似的组件,我们的方法允许我们基本上拥有我们的蛋糕并且也吃它,”Sochol说。“现在,研究人员可以比现在更快,更便宜,劳动力更少的3D纳米打印复杂的流体系统。”

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