3D微列印:30微米的拖船

2020-11-02 煎蛋

想像一下,一艘微型潛艇,在你的血管內航行,運送藥物,修復細胞損傷。

這就是物理學家理察·費曼曾經幻想過的未來,然而今天,我們還停留在籌備「航行」階段。

對於微型機器人來說,我們的血液幾乎就像糖漿一樣。事實證明,人工製造一個功率類似於精子或細菌的微型遊泳者——足以推開如此濃稠的液體——是一個相當大的挑戰。

到目前為止,科學家們只製造出了最簡單的人工微遊器,大多是棒狀和球狀的。幸好我們的微列印技術日新月異,現在達到了新的高度——拖船Benchy號。

為何是拖船?這個公開的3D模型是一個常用的基準,旨在測試和校準3D印表機,用各種形狀和角度將其推向極限。

荷蘭萊頓大學的研究人員已經將拖船縮至30微米——這意味著,針對這艘拖船,頭髮的寬度就相當於運河河道。

目前還不能把它放到血管裡。不過這不是重點,重要的是技術迭代,研究中使用的3D微列印技術——雙光子聚合——可以產生真正複雜的形狀。

從一個光敏聚合物的球體開始,該團隊利用這項技術設計出越來越複雜的微遊物,其中一些可以在下圖中看到。

Doherty et al., Soft Matter, 2020

"雷射聚焦在液滴內,液滴在雷射焦點處局部變硬,"該研究的資深作者Daniela Kraft告訴Gizmodo,"以可控的方式在液滴中移動雷射,我們可以雕刻出我們想要的形狀。"

Benchy號本身有一大堆精細的細節,包括幾個舷窗和一個開放的船艙,對於3D印表機來說,再現這些細節特別棘手。

"在這裡,可以看到使用3D微型印表機的真正優勢。"作者指出,"在顆粒中構建複雜的細節和各向異性變得非常簡單,例如尖球、船、飛船或更傳統的形狀。"

該團隊表示,他們的研究結果使我們能夠更好地理解生物結構中的推進機制。搞清微泳器的運動與環境的相互作用方式,我們就可以因地制宜地為納米機器人設計外形。

"[該技術]將允許更好地控制和設計合成微遊子的行為,對治療診斷和藥物輸送的應用非常有用。"

該研究發表在《軟物質》雜誌上。

https://www.sciencealert.com/scientists-just-made-the-tiniest-little-tug-boat-you-ll-never-see

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