在當今醫(yī)療技術(shù)迅速發(fā)展的背景下,，人們對視網(wǎng)膜血管健康的關(guān)注日益提升,，因為這對保持健康視力非常重要。例如,，高血壓性視網(wǎng)膜病,、視網(wǎng)膜血管阻塞和糖尿病視網(wǎng)膜病等視網(wǎng)膜血管病變，都可導(dǎo)致視力喪失,。而且,，視網(wǎng)膜血管系統(tǒng)的變化更是被證明可以預(yù)測可能誘發(fā)的多種疾病。因此,，準確地映射視網(wǎng)膜血管系統(tǒng)已成為眼科診斷的一個關(guān)鍵目標,。
針對這一需求，眼科醫(yī)療器械領(lǐng)域開發(fā)了多種檢查視網(wǎng)膜血管的技術(shù),，包括眼底相機,、熒光素血管造影(FA)和光學(xué)相干斷層掃描血管成像(OCTA)等。然而,，這些技術(shù)的校準和性能評估缺乏能夠模擬人眼視網(wǎng)膜關(guān)鍵特性的適當模體,。因此，中國計量科學(xué)研究院胡志雄課題組開發(fā)了一種基于3D打印模具的軟光刻和旋轉(zhuǎn)涂層技術(shù),，快速,、高分辨率且經(jīng)濟地制造了一個多血管網(wǎng)絡(luò)和多層結(jié)構(gòu)的微流控視網(wǎng)膜模體。這種視網(wǎng)膜模體不僅具有與人眼相應(yīng)的物理尺寸和適當?shù)墓鈱W(xué)屬性,，而且已通過OCTA系統(tǒng)和商用共焦視網(wǎng)膜眼底鏡的測試,，證明了其作為測試設(shè)備的可行性。
在這項工作中,，研究團隊特別設(shè)計了基于微流控技術(shù)的視網(wǎng)膜模體,。該模體包含表層血管復(fù)合體(SVC)和深層血管復(fù)合體(DVC)的多血管網(wǎng)絡(luò)，以及十一層具有不同厚度及散射特性的層狀結(jié)構(gòu)以模擬真實視網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu),。每個血管網(wǎng)絡(luò)分布在不同的視網(wǎng)膜層內(nèi),，并具有不同的血管寬度和血管形態(tài)。這種設(shè)計模擬了真實視網(wǎng)膜的復(fù)雜血管系統(tǒng),，能夠為視網(wǎng)膜成像技術(shù)提供精確的校準平臺,。
為了模擬人眼視網(wǎng)膜的光學(xué)特性,，該模體采用不同濃度二氧化鈦納米粉末的聚二甲基硅氧烷（PDMS）為原材料進行制作。視網(wǎng)膜模體的設(shè)計十分復(fù)雜,，對制作工藝具有較高的要求,。傳統(tǒng)的加工方式通常采用基于光刻技術(shù)的硅晶片模具進行微流控模體的制作，但基于光刻技術(shù)的硅晶片模體的制作需要特殊的潔凈實驗室,、復(fù)雜及昂貴的加工設(shè)備,、且需要較長的制作時間。所以,，該團隊選擇采用摩方精密nanoArch® S140(精度：10μm)3D打印設(shè)備制造出模具后,，再對其進行翻模，制造出簡單,、快速且低成本的軟光刻模具,。此外，團隊還采用了特定的后處理方法,，有效避免了由于3D打印模具中磷酸鹽基光引發(fā)劑的殘留而導(dǎo)致的PDMS固化抑制問題,，實現(xiàn)了高精度復(fù)雜的3D打印模具的層狀結(jié)構(gòu)PDMS模體的脫模。
本研究的結(jié)果表明,，基于3D打印制造的視網(wǎng)膜模體可模擬人類視網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)特征和血管網(wǎng)絡(luò)以用于OCTA等視網(wǎng)膜血管檢測設(shè)備的性能評估,。未來，這種基于3D打印制造微流控模體的技術(shù)有望降低高精度微流控芯片的制造成本,，促進高精度微流控芯片的廣泛使用,。
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