摩方精密2024年科研文章匯總（上）

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

2024年，摩方精密憑借超高精度的3D打印技術賦能，為眾多科研探索提供了堅實的動力支撐，使得科研工作者得以在各個學科領域深耕細作，取得了眾多具有劃時代意義的研究成果。

本次科研成果匯總，涵蓋了生物醫(yī)療、微機械、微流控、仿生、超材料、新材料、新能源、太赫茲等領域的科研成果，這不僅是對科研活動的全面梳理，更是對未來科研趨勢的可視化預測。

生物醫(yī)療

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

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

團隊使用摩方面投影微立體光刻（PμSL）3D打印技術（nanoArch® S140，精度：10μm）對雙通道空心微針陣列進行打印，實現(xiàn)了高精度的微針尖端和空心通道打印效果，確保其檢測性能、機械強度和重復使用性。

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》
■ 研究團隊：中國科學技術大學精密機械與儀器系徐曉嶸教授、中國科學技術大學蘇州高等研究院胡祥龍教授研究團隊
■ DOI：10.1016/j.cej.2024.154076

該研究團隊合作開發(fā)了一種能夠同時裝載PB和CUR的多功能微針，通過團隊采用摩方精密microArch® S230（精度：2μm）3D打印設備，實現(xiàn)了微錐結(jié)構(gòu)模板的高精度打印（直徑：50 μm，高度：40 μm），并通過翻模技術制備了PDMS模具。

該類微針在高濕度環(huán)境中表現(xiàn)出色，通過裝載CUR的藥物層成功解決了藥物輸送的難題，為未來的臨床應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》
■ 研究團隊：武漢大學藥學院黎威教授課題組
■ DOI：10.1002/smll.202409121

黎威教授團隊設計開發(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效治療特應性皮炎。

該微針貼片是利用摩方microArch® S240 （精度：10 μm）3D打印設備加工模具后經(jīng)PDMS翻模制備而成的。這項研究不僅展示了微針貼片在藥物遞送領域的巨大潛力，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》
■ 研究團隊：武漢大學藥學院黎威教授課題組
■ DOI：10.1002/smll.202310461

該課題組設計了一種具有核-殼結(jié)構(gòu)的眼部微針貼片，用于協(xié)同治療細菌性角膜炎。這種微針貼片含有pH響應性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打印設備加工模具后經(jīng)PDMS翻模制備而成，為細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》
■ 研究團隊：中南大學湘雅醫(yī)院皮膚科、中南大學機電工程學院、重慶大學三峽醫(yī)院等研究團隊
■ DOI：10.1002/smll.202308525

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

團隊使用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)用膠帶的無襯底可溶倒鉤微針
■ 發(fā)表期刊：《Journal of Controlled Release》
■ 研究團隊：北京大學李志宏教授課題組
■ DOI：10.1016/j.jconrel.2024.02.009

該團隊通過使用摩方microArch® S240（精度：10 μm)制備出3D打印主模具，隨后使用Ecoflex制備出負模具，通過優(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)用于活體實驗，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》
■ 研究團隊：深圳大學張學記、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監(jiān)測間質(zhì)酮和葡萄糖，可用于對保持生酮飲食的人進行主動健康管理。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，可實現(xiàn)間質(zhì)液標志物的雙重檢測。

研究團隊利用摩方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》
■ 研究團隊：西湖大學工學院周南嘉團隊
■ DOI：10.1016/j.addma.2024.104234

西湖大學工學院周南嘉團隊提出了一種模塊化策略設計擠出頭，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串聯(lián)，并聯(lián)，串并聯(lián)等不同的方式進行連接組裝，用來制備具有層狀結(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打印設備（精度：10 μm）一體化成型制造而成。通過模塊化平臺策略，極大的簡化了擠出頭設計的難度，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》
■ 研究團隊：中南大學湘雅醫(yī)院皮膚科、芙蓉實驗室、中南大學機電工程學院等研究團隊
■ 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。

團隊使用摩方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)藥效學和藥代動力學方面具有巨大的應用潛力。

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》
■ 研究團隊：中南大學陳澤宇課題組
■ DOI：10.1016/j.snb.2024.136538

該研究探討了通過微流控技術制備適配體修飾的脂質(zhì)體探針，并將其應用于瞬態(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用前景，為未來生物醫(yī)學成像探針的研發(fā)提供了可行的低成本解決方案。

微流控芯片的設計

透析功能化微流控平臺
■ 發(fā)表期刊：《COLLOID SURFACE B》
■ 研究團隊：中南大學陳澤宇教授課題組
■ 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，該平臺有助于在脂質(zhì)體制備的同時進行透析這一純化過程。作者利用三維螺旋微混合流道，并通過摩方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

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

團隊合作開發(fā)了一種基于海岸帶分形的壁式微混合器，實現(xiàn)了精準控制脂質(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，并采用交錯的雙側(cè)壁交叉排列布局，極大地提升了混合效率。

團隊采用摩方nanoArch® P150（精度：25 μm）3D打印設備，實現(xiàn)了微通道結(jié)構(gòu)模具的高精度打印。研究通過數(shù)值模擬和實驗驗證了其高效混合性能，并應用于脂質(zhì)體的制備中，為微流控技術在生物醫(yī)學領域的應用提供了新的思路和方法。

PWFB微混合器的設計模型

微機械
可重構(gòu)多級整流器
■ 發(fā)表期刊：《Advanced Science》
■ 研究團隊：香港大學機械工程系Alan C. H. Tsang教授團隊
■ DOI：10.1002/advs.202405641

團隊提出了一種簡單、可調(diào)的三維液體操控范式，通過耦合可重構(gòu)分級整流器和預編程靜態(tài)磁場，實現(xiàn)了固液界面能的靈活調(diào)控。團隊采用摩方精密microArch® S240（精度：10 μm）3D打印設備，制備了整流器模板，并結(jié)合翻模技術制備了樣品。

這種新范式支持基于簡化系統(tǒng)的多模態(tài)、高靈活性和易拓展的液體操控，不僅消除了對外場實時控制需求，還顯著增加了結(jié)構(gòu)化界面對液體操控的可能性，從而打破了傳統(tǒng)液體操控的局限性，為下一代液體檢測設備、微流體器件和自動生化平臺等應用奠定了基礎。

整流器的加工與表征

磁控柔性驅(qū)動器
■ 發(fā)表期刊：《Small》
■ 研究團隊：清華大學深圳國際研究生院彌勝利教授課題組
■ DOI：10.1002/smll.202310009

團隊報道了一種像素組裝式的磁控柔性驅(qū)動器的制備工藝，可應用于低成本、可回收、可重編程的磁控驅(qū)動器的構(gòu)建，實現(xiàn)定制化結(jié)構(gòu)變形與仿生運動。

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。該研究通過集成微流控功能模塊，可用于開關閥控制、曲率調(diào)節(jié)、動態(tài)芯片結(jié)構(gòu)與液體藥物輸送機器人等。

像素化組裝磁控柔性驅(qū)動器

基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的柔性壓力傳感器逆向設計
■ 發(fā)表期刊：《PNAS》
■ 研究團隊：南方科技大學郭傳飛教授、香港大學方絢萊教授研究團隊
■ DOI：10.1073/pnas.2320222121

研究團隊合作提出了一種高效的逆向設計方法，通過引入降階模型來限制設計范圍，并提出了“跳躍選擇”方法以提高數(shù)據(jù)篩選效率。團隊采用摩方精密nanoArch® S130（精度：2 μm）3D打印設備，實現(xiàn)了所設計的復雜凸起結(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，所設計結(jié)構(gòu)的線性響應還能夠應用于多種不同材料和測試條件，證明了該方法的廣泛適用性和有效性，為智能機器人、高級醫(yī)療和人機接口等多種應用場景提供了器件設計的技術途徑。

柔性壓力傳感器正向與逆向設計方法

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》
■ 研究團隊：杭州師范大學材料與化學化工學院朱雨田教授團隊
■ 原文鏈接：10.1016/j.jcis.2024.04.191

團隊基于麥芒仿生多級結(jié)構(gòu)設計開發(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。

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

聲學響應智能微針示意圖

總結(jié)
2025年，摩方堅守以市場需求為導向，以服務優(yōu)化為核心，以創(chuàng)新技術為驅(qū)動力，致力于為客戶帶來自動化、智能化、綠色化的全新操作體驗，多端探索合作新機遇，同心同向共促先進制造業(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)探討另外六個領域的科研成果：仿生學、超材料、新材料、太赫茲、新能源以及微納制造應用。摩方誠摯邀請您持續(xù)關注我們的動態(tài)，一同見證科學進步與創(chuàng)新的突破性進展。