摩方精密2024年科研文章匯總（上）

在追尋科學(xué)真理的征途上，不同領(lǐng)域的研究者們持續(xù)積累知識(shí)與智慧，每一項(xiàng)科研成果都代表著對(duì)自然法則和社會(huì)發(fā)展更深層次的洞察。

2024年，摩方精密憑借超高精度的3D打印技術(shù)賦能，為眾多科研探索提供了堅(jiān)實(shí)的動(dòng)力支撐，使得科研工作者得以在各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域深耕細(xì)作，取得了眾多具有劃時(shí)代意義的研究成果。

本次科研成果匯總，涵蓋了生物醫(yī)療、微機(jī)械、微流控、仿生、超材料、新材料、新能源、太赫茲等領(lǐng)域的科研成果，這不僅是對(duì)科研活動(dòng)的全面梳理，更是對(duì)未來(lái)科研趨勢(shì)的可視化預(yù)測(cè)。

生物醫(yī)療

可穿戴微針貼片
■ 發(fā)表期刊：《Aggregate》
■ 研究團(tuán)隊(duì)：深圳大學(xué)蘇磊課題組
■ DOI：10.1002/agt2.671

該課題組研發(fā)了一種卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)的智能可穿戴微針陣列比色傳感器，能夠獨(dú)立檢測(cè)體內(nèi)組織液中的鈉離子和尿酸水平變化。該傳感器利用負(fù)壓輔助微針陣列集成紙基比色檢測(cè)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)高效、無(wú)創(chuàng)的組織液采集與分析。

團(tuán)隊(duì)使用摩方面投影微立體光刻（PμSL）3D打印技術(shù)（nanoArch® S140，精度：10μm）對(duì)雙通道空心微針陣列進(jìn)行打印，實(shí)現(xiàn)了高精度的微針尖端和空心通道打印效果，確保其檢測(cè)性能、機(jī)械強(qiáng)度和重復(fù)使用性。

可穿戴微針陣列比色傳感器

雙層給藥微針用于治療感染傷口
■ 發(fā)表期刊：《Chemical Engineering Journal》
■ 研究團(tuán)隊(duì)：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)精密機(jī)械與儀器系徐曉嶸教授、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)蘇州高等研究院胡祥龍教授研究團(tuán)隊(duì)
■ DOI：10.1016/j.cej.2024.154076

該研究團(tuán)隊(duì)合作開(kāi)發(fā)了一種能夠同時(shí)裝載PB和CUR的多功能微針，通過(guò)團(tuán)隊(duì)采用摩方精密microArch® S230（精度：2μm）3D打印設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了微錐結(jié)構(gòu)模板的高精度打�。ㄖ睆剑�50 μm，高度：40 μm），并通過(guò)翻模技術(shù)制備了PDMS模具。

該類微針在高濕度環(huán)境中表現(xiàn)出色，通過(guò)裝載CUR的藥物層成功解決了藥物輸送的難題，為未來(lái)的臨床應(yīng)用提供了廣闊的前景。

多功能微針的制備和形態(tài)

結(jié)合多功能納米顆粒和活菌的雙層微針貼片
■ 發(fā)表期刊：《Small》
■ 研究團(tuán)隊(duì)：武漢大學(xué)藥學(xué)院黎威教授課題組
■ DOI：10.1002/smll.202409121

黎威教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種結(jié)合多功能納米顆粒和活菌的雙層微針貼片用于長(zhǎng)效治療特應(yīng)性皮炎。

該微針貼片是利用摩方microArch® S240 （精度：10 μm）3D打印設(shè)備加工模具后經(jīng)PDMS翻模制備而成的。這項(xiàng)研究不僅展示了微針貼片在藥物遞送領(lǐng)域的巨大潛力，更為患者提供了更為便捷、有效的治療手段。

Bs/CET@PB MN 貼片

自植入殼核結(jié)構(gòu)微針貼片
■ 發(fā)表期刊：《Small》
■ 研究團(tuán)隊(duì)：武漢大學(xué)藥學(xué)院黎威教授課題組
■ DOI：10.1002/smll.202310461

該課題組設(shè)計(jì)了一種具有核-殼結(jié)構(gòu)的眼部微針貼片，用于協(xié)同治療細(xì)菌性角膜炎。這種微針貼片含有pH響應(yīng)性Ag@ZIF-8 NPs和抗炎抗血管生成的藥物。

該微針貼片是利用摩方精密microArch® S240（精度：10μm）3D打印設(shè)備加工模具后經(jīng)PDMS翻模制備而成，為細(xì)菌性角膜炎的治療提供了一種有前景的方法。

核殼MN貼片的表征

Transwell集成化類器官芯片
■ 發(fā)表期刊：《Small》
■ 研究團(tuán)隊(duì)：中南大學(xué)湘雅醫(yī)院皮膚科、中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院、重慶大學(xué)三峽醫(yī)院等研究團(tuán)隊(duì)
■ DOI：10.1002/smll.202308525

該研究提出了一種用于評(píng)估腫瘤轉(zhuǎn)移性的腫瘤類器官芯片。該芯片可以模擬人體內(nèi)腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的生理過(guò)程，能夠有效評(píng)估患者腫瘤細(xì)胞的侵襲能力和生長(zhǎng)能力。

團(tuán)隊(duì)使用nanoArch® S140( 精度：10 μm）制作了芯片腔室的六邊形支架，并使用激光切割技術(shù)制造了芯片主體，最終裝配成了集成Transwell單元的仿生腫瘤類器官芯片，為研究腫瘤的轉(zhuǎn)移性以及相應(yīng)的腫瘤治療和藥物研究提供了重要的工具。

Transwell集成的腫瘤類器官芯片

基于醫(yī)用膠帶的無(wú)襯底可溶倒鉤微針
■ 發(fā)表期刊：《Journal of Controlled Release》
■ 研究團(tuán)隊(duì)：北京大學(xué)李志宏教授課題組
■ DOI：10.1016/j.jconrel.2024.02.009

該團(tuán)隊(duì)通過(guò)使用摩方microArch® S240（精度：10 μm)制備出3D打印主模具，隨后使用Ecoflex制備出負(fù)模具，通過(guò)優(yōu)化操作流程，最終制備出基于醫(yī)用膠帶的可溶倒鉤微針陣列。

通過(guò)比較不同倒鉤結(jié)構(gòu)的粘附力，最終選取了合適的倒鉤結(jié)構(gòu)用于活體實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證明了帶有倒鉤結(jié)構(gòu)的微針陣列在藥物遞送時(shí)具有更深的刺入深度和更高的藥物遞送效率。

工藝流程圖和器件成品圖

可穿戴垂直石墨烯微針生物傳感器
■ 發(fā)表期刊：《Analytical Chemistry》
■ 研究團(tuán)隊(duì)：深圳大學(xué)張學(xué)記、許太林、劉輕舟課題組
■ DOI：10.1021/acs.analchem.4c00960

課題組研發(fā)了一種基于微針的生物傳感器，它能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)間質(zhì)酮和葡萄糖，可用于對(duì)保持生酮飲食的人進(jìn)行主動(dòng)健康管理。這種生物傳感器由3D打印的微針和垂直石墨烯電極構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)間質(zhì)液標(biāo)志物的雙重檢測(cè)。

研究團(tuán)隊(duì)利用摩方nanoArch® S140（精度：10 μm）成功制備了微針陣列，其尺寸為15.75 mm×15.75 mm。該研究有助于促進(jìn)生酮飲食在肥胖癥、癲癇、糖尿病和阿爾茨海默病等疾病治療中的應(yīng)用。

微針生物傳感器原理圖及圖像

微流控
擠出頭調(diào)控纖維內(nèi)部周期性結(jié)構(gòu)
■ 發(fā)表期刊：《Additive Manufacturing》
■ 研究團(tuán)隊(duì)：西湖大學(xué)工學(xué)院周南嘉團(tuán)隊(duì)
■ DOI：10.1016/j.addma.2024.104234

西湖大學(xué)工學(xué)院周南嘉團(tuán)隊(duì)提出了一種模塊化策略設(shè)計(jì)擠出頭，利用多材料直寫工藝擠出具有可調(diào)控周期性結(jié)構(gòu)的纖維，并用來(lái)制造具有空間可編程周期性結(jié)構(gòu)的 3D 物體。不同功能的模塊可以通過(guò)串聯(lián)，并聯(lián)，串并聯(lián)等不同的方式進(jìn)行連接組裝，用來(lái)制備具有層狀結(jié)構(gòu)和棋盤結(jié)構(gòu)的多材料纖維。

該擠出頭是利用摩方nanoArch® P140和S140 高精度DLP 3D打印設(shè)備（精度：10 μm）一體化成型制造而成。通過(guò)模塊化平臺(tái)策略，極大的簡(jiǎn)化了擠出頭設(shè)計(jì)的難度，提高了具有周期性結(jié)構(gòu)纖維的加工效率。

模塊化擠出頭和打印結(jié)構(gòu)

微流控聲空化器件
■ 發(fā)表期刊：《Nano Letters》
■ 研究團(tuán)隊(duì)：中南大學(xué)湘雅醫(yī)院皮膚科、芙蓉實(shí)驗(yàn)室、中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院等研究團(tuán)隊(duì)
■ DOI：10.1021/acs.nanolett.4c02114

該研究發(fā)明了一種可控微流控聲空化策略，該方法有助于在不改變流率比（FRR）的條件下精確調(diào)節(jié)脂質(zhì)體藥物的粒徑分布。

團(tuán)隊(duì)使用摩方nanoArch® S140（精度：10 μm）制作了微流控混合芯片。該方法制備的不同粒徑分布的脂質(zhì)體藥物在荷瘤動(dòng)物和黑色素瘤患者衍生的類器官模型中，均表現(xiàn)出差異性的藥物分布和抗腫瘤功效，揭示了該方法在調(diào)節(jié)藥效學(xué)和藥代動(dòng)力學(xué)方面具有巨大的應(yīng)用潛力。

微流控聲空化器件

適配體修飾的脂質(zhì)體探針
■ 發(fā)表期刊：《SENSOR ACTUAT B-CHEM》
■ 研究團(tuán)隊(duì)：中南大學(xué)陳澤宇課題組
■ DOI：10.1016/j.snb.2024.136538

該研究探討了通過(guò)微流控技術(shù)制備適配體修飾的脂質(zhì)體探針，并將其應(yīng)用于瞬態(tài)三重態(tài)差分光聲成像中的方法與成果。研究中使用了摩方nanoArch® S140，制造了低成本且高效的微流控混合芯片。

這種新型探針在癌癥診斷和治療中具有良好的應(yīng)用前景，為未來(lái)生物醫(yī)學(xué)成像探針的研發(fā)提供了可行的低成本解決方案。

微流控芯片的設(shè)計(jì)

透析功能化微流控平臺(tái)
■ 發(fā)表期刊：《COLLOID SURFACE B》
■ 研究團(tuán)隊(duì)：中南大學(xué)陳澤宇教授課題組
■ DOI：10.1016/j.colsurfb.2024.113829

該研究發(fā)明了一種透析功能化微流控平臺(tái)，該平臺(tái)有助于在脂質(zhì)體制備的同時(shí)進(jìn)行透析這一純化過(guò)程。作者利用三維螺旋微混合流道，并通過(guò)摩方nanoArch® S140制作了微流控混合芯片和透析芯片。

與傳統(tǒng)透析方法相比，DFMP制備的脂質(zhì)體顯示出更高的EE和更窄的尺寸分布。此外，體內(nèi)光聲（PA）成像驗(yàn)證了制備的脂質(zhì)體的優(yōu)異性能。

透析功能化微流控平臺(tái)

壁式微混合器
■ 發(fā)表期刊：《PHYSICS OF FLUIDS》
■ 研究團(tuán)隊(duì)：魯東大學(xué)陳雪葉教授團(tuán)隊(duì)
■ DOI：10.1063/5.0239840

團(tuán)隊(duì)合作開(kāi)發(fā)了一種基于海岸帶分形的壁式微混合器，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)控制脂質(zhì)體的制備。該研究以微通道側(cè)壁的擋板結(jié)構(gòu)作為混合單元，并采用交錯(cuò)的雙側(cè)壁交叉排列布局，極大地提升了混合效率。

團(tuán)隊(duì)采用摩方nanoArch® P150（精度：25 μm）3D打印設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了微通道結(jié)構(gòu)模具的高精度打印。研究通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其高效混合性能，并應(yīng)用于脂質(zhì)體的制備中，為微流控技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的思路和方法。

PWFB微混合器的設(shè)計(jì)模型

微機(jī)械
可重構(gòu)多級(jí)整流器
■ 發(fā)表期刊：《Advanced Science》
■ 研究團(tuán)隊(duì)：香港大學(xué)機(jī)械工程系A(chǔ)lan C. H. Tsang教授團(tuán)隊(duì)
■ DOI：10.1002/advs.202405641

團(tuán)隊(duì)提出了一種簡(jiǎn)單、可調(diào)的三維液體操控范式，通過(guò)耦合可重構(gòu)分級(jí)整流器和預(yù)編程靜態(tài)磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了固液界面能的靈活調(diào)控。團(tuán)隊(duì)采用摩方精密microArch® S240（精度：10 μm）3D打印設(shè)備，制備了整流器模板，并結(jié)合翻模技術(shù)制備了樣品。

這種新范式支持基于簡(jiǎn)化系統(tǒng)的多模態(tài)、高靈活性和易拓展的液體操控，不僅消除了對(duì)外場(chǎng)實(shí)時(shí)控制需求，還顯著增加了結(jié)構(gòu)化界面對(duì)液體操控的可能性，從而打破了傳統(tǒng)液體操控的局限性，為下一代液體檢測(cè)設(shè)備、微流體器件和自動(dòng)生化平臺(tái)等應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

整流器的加工與表征

磁控柔性驅(qū)動(dòng)器
■ 發(fā)表期刊：《Small》
■ 研究團(tuán)隊(duì)：清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院彌勝利教授課題組
■ DOI：10.1002/smll.202310009

團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種像素組裝式的磁控柔性驅(qū)動(dòng)器的制備工藝，可應(yīng)用于低成本、可回收、可重編程的磁控驅(qū)動(dòng)器的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)定制化結(jié)構(gòu)變形與仿生運(yùn)動(dòng)。

研究中的微針陣列由摩方精密microArch® S230（精度：2μm）制備完成，12根微針均勻分布在圓環(huán)基底上，單個(gè)針體呈圓錐形毒牙狀，底部直徑為250μm，高度為450 μm。該研究通過(guò)集成微流控功能模塊，可用于開(kāi)關(guān)閥控制、曲率調(diào)節(jié)、動(dòng)態(tài)芯片結(jié)構(gòu)與液體藥物輸送機(jī)器人等。

像素化組裝磁控柔性驅(qū)動(dòng)器

基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的柔性壓力傳感器逆向設(shè)計(jì)
■ 發(fā)表期刊：《PNAS》
■ 研究團(tuán)隊(duì)：南方科技大學(xué)郭傳飛教授、香港大學(xué)方絢萊教授研究團(tuán)隊(duì)
■ DOI：10.1073/pnas.2320222121

研究團(tuán)隊(duì)合作提出了一種高效的逆向設(shè)計(jì)方法，通過(guò)引入降階模型來(lái)限制設(shè)計(jì)范圍，并提出了“跳躍選擇”方法以提高數(shù)據(jù)篩選效率。團(tuán)隊(duì)采用摩方精密nanoArch® S130（精度：2 μm）3D打印設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了所設(shè)計(jì)的復(fù)雜凸起結(jié)構(gòu)模板的高精度打�。ㄗ钚�橫向?qū)挾龋?0 μm，高度范圍：10~73 μm）。

此外，所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的線性響應(yīng)還能夠應(yīng)用于多種不同材料和測(cè)試條件，證明了該方法的廣泛適用性和有效性，為智能機(jī)器人、高級(jí)醫(yī)療和人機(jī)接口等多種應(yīng)用場(chǎng)景提供了器件設(shè)計(jì)的技術(shù)途徑。

柔性壓力傳感器正向與逆向設(shè)計(jì)方法

高靈敏與寬量程離電式壓力傳感器
■ 發(fā)表期刊：《Journal of Colloid and Interface Science》
■ 研究團(tuán)隊(duì)：杭州師范大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院朱雨田教授團(tuán)隊(duì)
■ 原文鏈接：10.1016/j.jcis.2024.04.191

團(tuán)隊(duì)基于麥芒仿生多級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種兼具高靈敏和寬量程的離-電式壓力傳感器。該麥芒分層結(jié)構(gòu)是利用摩方microArch® S240（精度：10 μm）3D打印設(shè)備加工模具后經(jīng)聚乙烯醇（PVA）/磷酸（H3PO4）翻模制備而成。

該傳感器可以設(shè)計(jì)成透明的智能手環(huán)和智能窗口，在健康監(jiān)測(cè)、可穿戴電子設(shè)備和電子皮膚等方面具有應(yīng)用潛力。

聲學(xué)響應(yīng)智能微針示意圖

總結(jié)
2025年，摩方堅(jiān)守以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以服務(wù)優(yōu)化為核心，以創(chuàng)新技術(shù)為驅(qū)動(dòng)力，致力于為客戶帶來(lái)自動(dòng)化、智能化、綠色化的全新操作體驗(yàn)，多端探索合作新機(jī)遇，同心同向共促先進(jìn)制造業(yè)的高質(zhì)量持續(xù)發(fā)展。

在后續(xù)篇章中，還將與大家繼續(xù)探討另外六個(gè)領(lǐng)域的科研成果：仿生學(xué)、超材料、新材料、太赫茲、新能源以及微納制造應(yīng)用。摩方誠(chéng)摯邀請(qǐng)您持續(xù)關(guān)注我們的動(dòng)態(tài)，一同見(jiàn)證科學(xué)進(jìn)步與創(chuàng)新的突破性進(jìn)展。