近年來,,3D打印技術(shù)在生物醫(yī)藥方面得到廣泛的應(yīng)用,并且也取得了諸多成就,。研究人員可以根據(jù)不同患者的需求,,采用3D打印個性化的生物材料,比如助聽器,、假肢制造,、骨科手術(shù)、人工關(guān)節(jié),、人工外耳和牙齒種植等等方面,。而且隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,,3D打印技術(shù)也應(yīng)用到醫(yī)學(xué)快速檢測方面,,其中美國賓夕法尼亞大學(xué)(Upenn)的科學(xué)家們開發(fā)出了一種低成本的3D打印產(chǎn)品可以快速檢測寨卡(Zika)病毒(圖1)。據(jù)悉這個3D打印的檢測裝置只有一個蘇打水罐大小,,成本僅2美元,,而且無需用電,也不用專業(yè)技術(shù)人員操作,?;颊咧恍杼峁┮环萃僖簶颖?,當(dāng)遺傳分析檢測到病毒存在時,裝置中可變色的染料將變成藍(lán)色,,由于其攜帶方便,,因此也能夠在野外使用。
圖1 寨卡(Zika)病毒
國內(nèi)某醫(yī)院也將3D打印技術(shù)應(yīng)用于創(chuàng)傷感染檢測方面,,傳統(tǒng)的實時熒光定量檢測方法需要集成龐大,、昂貴、精密的光學(xué)設(shè)備,,不適合戰(zhàn)場創(chuàng)傷感染的現(xiàn)場快速檢測,。新興的電化學(xué)方法、HNB比色法,、濁度法都需要開蓋操作,,易造成氣溶膠污染,檢測靈敏度不高,,結(jié)果不易判斷,。他們利用BMF的3D打印技術(shù)成功研發(fā)出一款密閉性便攜式檢測裝置,能保證37℃條件下恒溫進(jìn)行擴(kuò)增反應(yīng),,并進(jìn)行核酸檢測,。該裝置(如圖2所示)包括頂蓋、底墊,、反應(yīng)管和檢測容器,,其中頂蓋可以拆分,不漏液,,底部圓錐體為尖銳硬質(zhì)材質(zhì),,底墊為韌性材料,可在外力作用下頂破反應(yīng)管底部,,使反應(yīng)液和緩沖液進(jìn)入檢測容器中,,使試紙條浸在擴(kuò)增反應(yīng)后液體中,通過試紙條上的顏色變化進(jìn)行核酸檢測,。
圖2 裝置主要組成部件
為了保證在現(xiàn)場檢測時底墊能夠在受力下輕易破裂,,保證觀察液體能夠混合,因此需要在該裝置的底部設(shè)計一層薄膜(如圖3紅圈所示),,厚度尺寸必須保證在0.05mm左右,,使用傳統(tǒng)的注塑加工方式,這個薄膜無法直接與裝置成為一體,,如果采用后期增加薄膜的方式,,整個制造工藝就會很復(fù)雜,而且成本會增加很多,不利于大規(guī)模的推廣使用,,而采用3D打印的方式可以一體成型,,成本也能夠控制下來。
圖3 薄膜位置
這層0.05mm薄膜的打印質(zhì)量決定了此檢測裝置的使用效果,,客戶經(jīng)過多方考察與對比,,最終選擇了與深圳摩方材料(BMF)合作,BMF做為微納級超高精度3D打印的向?qū)е?,其顛,。覆性精密加工能力得到客戶的一致認(rèn)可。其技術(shù)主要采用面投影微立體光刻(Projection Micro Stereolithography, PμSL)3D打印技術(shù),,非常適用于制作微尺度的復(fù)雜三維結(jié)構(gòu),,有著高分辨率、高精度,、跨尺度加工,、適用材料廣、加工效率高,、加工成本低等諸多特點,。
根據(jù)客戶項目的具體需求,最終選擇S140設(shè)備(圖4)進(jìn)行打印,,這款設(shè)備光學(xué)精度達(dá)到10um,,打印層厚10~40um,并且可以在同一個打印樣品中,,根據(jù)結(jié)構(gòu)要求設(shè)置不同的層厚,,提高打印效率,打印模型最大尺寸為94mm(L)*52mm(W)*45mm(H),,而且其支持多種樹脂材料打印,,例如韌性樹脂、耐高溫樹脂,、生物醫(yī)用樹脂,、柔性樹脂等等,能夠最大限度的滿足不同客戶的需求,。
圖4 S140設(shè)備簡圖
該裝置是一個開創(chuàng)性的解,。方案,并且是在醫(yī)療檢測使用3D打印的一個重要示例,。再次證明了3D打印技術(shù)將是醫(yī)療行業(yè)不,。可,?;颉H钡囊徊糠?。
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