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Technical articles
更新時間：2025-07-23
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在精準醫療時代，如何安全有效地穿透人體第一道防線——皮膚屏障，成為藥物遞送和生物傳感的核心挑戰。傳統注射器帶來的疼痛與感染風險，以及口服藥物的生物利用度瓶頸，科研人員從大自然中汲取靈感，從而催生出了仿生微針技術。
然而制造這些仿生精密結構曾讓科研人員舉步維艱。傳統微加工技術難以兼顧復雜幾何形狀與微米級精度，材料選擇也極為受限。當全球科研團隊在微針制造的道路上摸索前行時，摩方精密微納3D打印技術以2μm的工業級超高精度，為這場醫療革命提供了關鍵支撐。
從細菌感染性口炎治療，到肌肉縮的神經再生，再到慢性傷口的智能管理，微針技術憑借其微創無痛、高效遞送的特性，讓我們一起來看看微納3D打印仿生微針如何重新定義精準醫療的邊界。
01-仿生海參微針神經導管
蘭州大學口腔醫學院范增杰教授團隊設計開發了一種具有海參仿生特性的微針神經導管（MNGCs），用于周圍神經損傷及其導致的肌肉縮的協同高效治療。該MNGCs是由摩方精密 microArch® S230 （精度：2μm）高精度3D打印設備加工模具后經PDMS翻模制備而成。
具有海參仿生特性的PZG-MNGCs能高效產生并傳導壓電電刺激（ES），在確保穩定橋接缺損神經和可以向肌肉傳遞ES的前提下，通過內側的微通道共同促進SCs遷移以促進神經再生，同時將ES通過MNs傳遞至周圍肌肉，最終在協同緩解肌肉縮和促進神經再生中取得了相當接近自體移植治療這一“金標準"的治療效果。
02-仿生珊瑚中空微針
四川大學華西口腔醫院萬乾炳教授團隊從尖角珊瑚的形態結構和生理特點中獲得啟發，依靠高精度生物3D打印技術開發了一種負載智能水凝膠的中空多孔微針貼片，用于慢性傷口內潛行感染的快速指示、智能給藥、微創治療。
研究團隊選擇了生物相容性良好、機械強度較高、遇水不溶脹的聚己內酯類材料作為基材，通過甲基丙烯酰化改性使其滿足光固化3D打印的制造需求。通過摩方精密nanoArch® S130(精度：2μm）3D打印系統，將中空的微針陣列及其內部內貫通孔道直接打印成型，每一根微針都具有標化的外型尺寸和內部空間，且微針表面都具有形狀規則的方孔開窗以及用于放大毛細作用的凹槽導流道。
03-仿生果蠅微針貼片
蘭州大學口腔醫學院范增杰教授團隊設計開發了一種具有果蠅仿生特性的水凝膠仿生微針貼片，用于細菌感染性口炎的高效治療。該微針貼片制備所使用的模板是由摩方精密面投影微立體光刻（PμSL）技術（microArch® S230，精度：2μm）加工而成的。
仿生微針貼片針對細菌感染性口炎的特別微環境量身定制，以“濕環境穩定黏附+NO智能可控釋放+細菌高效抑制+機械收縮促進愈合"這些優異性能，促進細菌感染性口炎的高效愈合。
傳統微針制造面臨三重困境：尖部精度不足影響穿透效率；復雜內部結構無法實現；材料兼容性和可選性有限。這些瓶頸使得注塑、蝕刻及激光微加工等常規工藝在精度與復雜性之間難以兼顧，最終成為科研產業化的關鍵障礙。
摩方精密的面投影微立體光刻（PμSL）技術以2μm的工業級精度（相當于人類頭發絲直徑的1/40），改變了這一局面。這項創新技術能夠實現傳統工藝難以企及的復雜結構：如多通道微針，可實現直徑10μm的貫穿孔道實現多藥物協同遞送。如今，摩方設備已成為全球頂尖實驗室的選擇，從Science、Nature等多篇頂刊論文，到臨床醫療終端的落地轉化，處處可見其身影。
盡管微納3D打印在研發階段表現優異，微針技術要實現規模化落地仍需突破多重壁壘：生產成本控制、工藝一致性保障、材料生物相容性優化等。摩方精密正積極推動科研產業化進程，全新升級的超高精度3D打印系統microArch® S230A（精度：2μm）和復合精度3D打印系統microArch® D0210（精度：2&10μm），均搭配自動水平調節系統，集成平臺自動調平、繃膜動態校準與滾刀智能調節功能，工藝參數設置、液面平衡及流平時間控制等關鍵工序自動化，大幅度提升了復雜微針結構以及微針模具的生產效率，目前已在多個生物醫療客戶中實現小批量量產。
為適配不同微針材料要求，摩方精密已開發多元光敏材料體系：
高性能樹脂體系：高韌性樹脂（ST1400）、耐高溫樹脂（HT200）、耐候性樹脂（RG）、可溶性犧牲樹脂（SR），強韌性樹脂（Tough），透明樹脂（Clear）等，其中犧牲樹脂可高效制備微針模板，結合PDMS翻模工藝實現高精度微針結構復制，已應用于北大倒鉤微針、中科大雙藥微針等科研項目。
高精度陶瓷漿料：包括氧化鋁、氧化鋯等新型陶瓷漿料，并突破傳統陶瓷打印精度極限，成功實現10μm孔徑和17μm桿徑的精密結構加工，攻克微通道結構精密成型、梯度孔隙可控構建、微孔加工等長期制約行業發展的技術瓶頸。
高精度水凝膠：與素靈科技合作開發高精度甲基丙烯酰化明膠-GelMA，通過nanoArch® S140 BIO生物3D打印系統，支持12μm線條打印，可在雙層螺旋微針中實現真皮間質液高效提取。
依托摩方材料庫與全流程標準化服務（建模設計→打印→后處理），形成從研發到量產的閉環支持，加速微針技術在藥物遞送、組織工程等領域的研發進程和產業化落地。
摩方精密將繼續深化“產學研"資源整合，通過微納3D打印技術賦能創新科技研發與孵化，推動研究成果的應用轉化與產業化落地，為我國高質量發展貢獻力量。
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