加速精準(zhǔn)醫(yī)療產(chǎn)業(yè)落地，摩方微納3D打印破解類器官芯片高通量難題

人類在破解生命密碼的道路上不斷突破，盡管人體本身擁有數(shù)十萬億細(xì)胞，但體外培養(yǎng)體系猶如微型生物工廠和藥物質(zhì)檢平臺，既能通過健康細(xì)胞移植修復(fù)人體損傷，又能模擬體內(nèi)環(huán)境進(jìn)行藥物安全評估，其突破性價值更體現(xiàn)在推動生命科學(xué)研究和精準(zhǔn)醫(yī)療發(fā)展。

類器官和器官芯片作為模擬構(gòu)建復(fù)雜微型組織模型的關(guān)鍵技術(shù)，在病理研究、藥物篩選、新藥研發(fā)等方面發(fā)揮重要作用。摩方精密高精度微納3D打印技術(shù)，正通過構(gòu)建高通量、高精度、高性能生物芯片的制造能力，為疾病治療、組織工程及新藥開發(fā)等前沿領(lǐng)域提供創(chuàng)新動力。

全球政策激發(fā)下的千億級產(chǎn)業(yè)新藍(lán)圖
在新藥研發(fā)周期延長、精準(zhǔn)醫(yī)療需求激增的背景下，類器官與器官芯片技術(shù)憑借其高仿真性和高效預(yù)測能力，正成為突破行業(yè)困境的關(guān)鍵引擎。據(jù)《2024-2030年類器官和器官芯片行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢》報告分析發(fā)現(xiàn)，全球市場規(guī)模預(yù)計從2018年的12億美元躍升至2030年的156億美元，年復(fù)合增長率高達(dá)24%。此外，老齡化社會的加劇和慢性病發(fā)病率的上升，進(jìn)一步推動了個性化醫(yī)療和精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展，器官芯片技術(shù)在疾病模型構(gòu)建和個性化治療方案設(shè)計中的應(yīng)用潛力巨大。

政策環(huán)境方面，2021年，中國 “十四五” 重點研發(fā)專項便將 “類器官芯片關(guān)鍵技術(shù)” 列為核心攻關(guān)方向。今年4月，美國FDA新規(guī)計劃逐步取消傳統(tǒng)動物實驗，轉(zhuǎn)而采用實驗室培養(yǎng)的類器官和器官芯片技術(shù)測試藥物安全性。全球政策的轉(zhuǎn)向不僅印證了芯片在模擬人體生理環(huán)境方面的科學(xué)公信力，更揭示了其在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究中的基礎(chǔ)設(shè)施地位。

如今，在全球生物醫(yī)療產(chǎn)業(yè)加速向精準(zhǔn)化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵階段，摩方精密面投影微立體光刻（PμSL）技術(shù)可為類器官芯片制造提供高效經(jīng)濟(jì)的解決方案，通過高精度光學(xué)引擎與高性能材料體系的協(xié)同創(chuàng)新，實現(xiàn)2μm級超高光學(xué)精度打印，同時兼容工程類樹脂、高精度水凝膠、氧化鋁、氧化鋯等多類材料�？捎行Ы鉀Q器官芯片血管化網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、跨器官代謝模擬等關(guān)鍵制造難題，為構(gòu)建具備臨床預(yù)測價值的器官芯片提供更多可行性方案。

解鎖生命密碼，精密結(jié)構(gòu)重構(gòu)研發(fā)范式
讓我們共同回顧摩方微納3D打印技術(shù)在微流控器官芯片科研領(lǐng)域的三大經(jīng)典案例：

乳腺癌細(xì)胞外滲檢測芯片——東南大學(xué)  
中國東南大學(xué)王著元教授團(tuán)隊提出將3D打印器官微流控芯片與基于SERS的蛋白質(zhì)印跡納米材料(SPIN)相結(jié)合來研究體外外滲過程。該芯片由膠原凝膠通道和血管通道組成，其中依次注射人靜脈內(nèi)皮細(xì)胞和乳腺癌細(xì)胞以誘導(dǎo)外滲。

研究團(tuán)隊利用摩方nanoArch® P150（精度：25μm）3D打印系統(tǒng)制備模具后經(jīng)翻模得到微流控芯片（通道高度為300、600μm，注射口直徑為4mm），可用于研究癌細(xì)胞外滲機(jī)制，促進(jìn)抑制癌癥外滲的藥物研究發(fā)展。

DOI：10.1016/j.talanta.2024.125633

內(nèi)分泌胰腺芯片——上海大學(xué)  
上海大學(xué)材料基因組工程研究院高興華團(tuán)隊提出了一種用于糖替代品食品添加劑安全性評價的微流控芯片。研究團(tuán)隊通過摩方nanoArch® S140（精度：10μm）打印模具，經(jīng)PDMS翻模后再封裝制得微流控紡絲芯片，其中模具流道高度0.29-1.23mm，寬0.1-0.15mm。

這種基于微纖維組裝的內(nèi)分泌胰腺芯片，通過微流控紡絲技術(shù)制備的模擬血管與3D胰島培養(yǎng)芯片相結(jié)合，可以用于評估葡萄糖以及各種糖替代品對胰島細(xì)胞活力以及胰島素、胰高血糖素分泌的影響，進(jìn)而對其進(jìn)行食品安全性評價。

DOI：10.1002/adhm.202302104

Transwell集成化類器官芯片——中南大學(xué)  
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(xì)胞的侵襲能力和生長能力。

該團(tuán)隊通過利用摩方nanoArch® S140（精度：10μm）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。

DOI：10.1002/smll.202308525

復(fù)合精度3D打印技術(shù)，跨尺度打印能力
摩方作為超高精密3D打印系統(tǒng)的先行者，以復(fù)合精度光固化技術(shù)和雙精度設(shè)備徹底打破了傳統(tǒng)微納加工中精度與尺寸互為掣肘的困局，實現(xiàn)2μm到100mm*100mm*50mm的跨尺度加工突破，有助于制備具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和精確尺寸的類器官和器官芯片。

在精準(zhǔn)保障打印精度的情況下，摩方以智能與自動化技術(shù)大幅度優(yōu)化了生產(chǎn)流程。摩方microArch® Dual系列雙精度設(shè)備搭載自動化調(diào)平系統(tǒng)（平臺自動調(diào)平、膜面自動調(diào)平、滾刀自動調(diào)節(jié)）、激光測距系統(tǒng)、流平參數(shù)自動化，有效節(jié)省調(diào)平耗時，簡化打印前期準(zhǔn)備工作，保障了打印成功率和質(zhì)量，可兼容光敏樹脂和陶瓷漿料等多種材料，為再生醫(yī)學(xué)與精準(zhǔn)醫(yī)療提供了前所未有的創(chuàng)新載體。

在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用層面，雙精度設(shè)備的動態(tài)精度自動切換能力展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢：較單精度打印，microArch® D0210（精度：2&10μm）打印微穹頂分級結(jié)構(gòu)效率提升350%，突破精密器件批量化生產(chǎn)效率瓶頸。同時，可根據(jù)具體需求定制化設(shè)計類器官和器官芯片的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和多樣化功能，降低生產(chǎn)成本，提高研發(fā)效率，實現(xiàn)個性化應(yīng)用。

當(dāng)傳統(tǒng)工藝還在為單一結(jié)構(gòu)的制造而困擾時，摩方已經(jīng)為全球科研工作者打開了一扇通往無限可能的大門——在這里，每一次芯片設(shè)計都是一次生命奧秘的探索，每一款個性化定制解決方案都是對研發(fā)進(jìn)程的新突破。