最新的微納3D列印技術，利用這種技術，日前，上海交通大學王曉林團隊，建構了層級血管化器官晶片模型，并且基于這一模型，進一步研究了磁控微納機器人的多級遞送政策，為今後體内靶向藥物的精準高效遞送提供了新的研究方案，相關成果發表在微流控權威期刊上。聽上去有點複雜，其實就是說，科研團隊用微納3D列印技術，列印、制備了模拟人體器官結構的晶片。
總台記者 窦筠韻：在我手上所拿的就是器官晶片，那什麼是器官晶片呢？其實它就是模拟了人體不同的器官的結構和功能的晶片。
上海交通大學電子資訊與電氣工程學院副研究員 王曉林：這個主要是我們想用于建構三維血管網絡，這個是我們想用于建構皮膚晶片，還有一些可以建構腸道晶片等等。這個中間是一個組織腔室，兩側是流體通道。實際上，在兩者的中間它是有非常小的微納結構。因為我們主要還是以人體的細胞為實驗對象，把所需要的混有細胞的凝膠，灌注到晶片裡面進行培養。
灌注了混有人體細胞外基質的器官晶片，在經過四五天的時間以後，會生長成人體三維毛細血管網絡，科研團隊随後注入具有磁引導功能的微納機器人，在顯微鏡下就可以清楚地看到它們的運作軌迹。
上海交通大學電子資訊與電氣工程學院副研究員 王曉林：通過外界的磁場進行操縱，我們可以實作微納機器人在這個血管裡面的導航。比如說從一個點，我們可以把它運送到另外一個目标點。實驗目标是今後用于精準靶向藥物遞送的應用。我們可以利用這種體外建構的模型來幫助我們篩藥，進一步降低藥物研發的成本，同時提高藥物研發的效率。另外主要還是在醫療方面的應用。比如說，我們可以通過在體外建構惡性良性腫瘤晶片，實際上它就是病人的替身，比如說有一種藥物，我們可以加到模型上面，看看它是有效或無效的，反過來的話會輔助臨床的用藥指導。
微納3D列印制備器官晶片 節本增效
小小的器官晶片上，有很多細微的通道，像是人體的毛細血管網絡，其實器官晶片就是在人體外，模拟建構了一個仿人體器官的三維微結構，供科研人員在器官晶片上開展各種醫藥方面的研究實驗。
以往，類似器官晶片的制備，需要光刻機對晶片模具進行微細加工，時間長、成本高。而我們剛才看到的器官晶片，它的模具加工采用了最新的微納3D列印技術，自主研發的亞像素微掃描技術，使得列印精度和效率都處于全球領跑位置。接下來跟随記者一起走進科技部重點研發微納增材制造實驗室去看一看。
總台記者 窦筠韻：現在在實驗室裡面我們就看到了用3D微納列印技術所列印出來的一個器官晶片（模具），那能不能給我們介紹一下我們采用這種最新技術列印出來的這個器官晶片有什麼特别之處？
微納結構增材制造技術與裝備國家重點研發計劃應用開發人員 劉曉航：以前這個技術是用光刻去做的，光刻技術有一定問題就是加工效率比較低，我們這個3D列印，它實際上是一個立體光刻。我們保留了光刻的精度，然後在效率上是光刻的1萬倍以上，解決了立體光刻這個卡脖子問題。
普利生三維科技總經理 侯鋒：3D列印在國際上現在越來越朝更加尖端、更加精細的方向發展。比如講光刻機，現在在做7納米、14納米精度的內建電路，本質也是一種在機械上面的微細加工。普通的3D列印一直存在一個列印速度和列印精度上的悖論。我們用了亞像素微掃描，我們把這個光點縮小，縮小了以後再對這個像素内部進行掃描。這個時候我們發現，幾乎不需要再增加時間的情況下，我們就可以成倍提高列印精度。我們現在的列印精度已經可以是雙光子列印的上萬倍，是普通的面陣曝光的3D列印的大概上百倍，這樣的一個效率。
上海交通大學電子資訊與電氣工程學院副研究員 王曉林：我們利用3D微納列印技術制備了器官晶片，相比于以往的微納加工技術，我們采用3D列印技術能夠大大提高我們設計的靈活性，并且便于一步成型，同時能夠大大降低制備的成本。
微納尺度的列印 顯微鏡下見真章
3D列印我們都聽說過，可以列印假牙、骨骼，列印機器零部件、工藝品，甚至還能列印房子。那麼，微納3D列印有什麼不同呢？所謂微納，就是微米和納米，是長度機關，一微米是多長？一微米等于千分之一毫米；而一納米等于千分之一微米。可以想象，微納3D列印，列印的是非常精細、微小尺度的東西。能有多微小？戳視訊↓了解一下。
微納結構增材制造技術與裝備國家重點研發計劃應用開發人員 劉曉航：這是我們一體列印直接成型的。你可以看到成型完之後這個龍它是可以動的。它是一個動态的，是直接列印出來的。這個精度非常高。你可以看到，這邊就是它的龍頭，這個腳都是可以看清，非常逼真。這邊我們還做了一些文創，像“鳥巢”、紅船，還有這個黃鶴樓的列印。
總台記者 窦筠韻：來看一下我手中這樣的一個盒子，看上去它雖然像一個空盒子，但其實它裡面有一些很小的這種飄浮塵埃。那我們把它同樣放到顯微鏡下面來看一下，可以看到什麼東西呢？
總台記者 窦筠韻：我們在顯微鏡下面可以看到之前用肉眼非常難以看到的這個塵埃，變成了這樣的一個圓孔。那麼這樣的一個圓孔直徑隻有十幾微米，那是一根頭發絲都難以進入的，這個材料目前是能用于眼部手術。這台就是3D微納列印機。如果想要列印東西，隻需要在旁邊電腦上進行設計，随後點選操作就可以進行列印。我們看到現在從業人員在給我們設計了一個CCTV科技推動力的辨別，我們開始進行現場的3D微納列印。
微納結構增材制造技術與裝備國家重點研發計劃研發人員 肖涵：我們調試一下參數。我們也可以擺2個，甚至擺4個，這樣我們一次就可以打多個，整個幅面全都利用上，然後我們點選開始列印。現在就已經開始列印了，很安靜。
微納3D列印陶瓷構件 應用于醫療等領域
通過微納3D列印出來的這個小小的标牌，不到指甲蓋大小的面積上，可以列印文字，也可以列印多種多樣的紋路和構件。
現在，通過微納3D列印出的陶瓷制品，構件内部看不見的微小流道，粗細甚至不到頭發絲的十分之一，可以應用于醫療或工業領域一些特殊需求。
微納結構增材制造技術與裝備國家重點研發計劃應用開發人員 劉曉航：我們這邊還有一些用微納3D列印的陶瓷的産品，它可以用在醫療或者工業方面，比如半導體天線、5G方面的應用。這個陶瓷構件上面有三根毛，我不知道您看得到嗎？
微納結構增材制造技術與裝備國家重點研發計劃應用開發人員 劉曉航：這是我們一個非常遙遙領先的技術，它上面三根毛其實是直徑和頭發絲一樣粗的，但又不僅僅是一根頭發絲，它中間還有一個非常小的一個流道，隻有10微米的一個流道，它隻有頭發絲的1/10。
普利生三維科技總經理 侯鋒：我們現在可以用微納3D列印去列印陶瓷零件，陶瓷零件打出來之後，陶瓷是一個生物相容性很好的東西，它幾乎沒有毒性，經過了1700℃的燒結以後，它裡邊也沒有細菌存在，是以很容易應用在醫療器械上面。而且陶瓷的高強度也為我們其他的一些應用提供了條件，是以講我們現在這樣的技術在不斷發展，我們相信它會改變這個世界。
新技術加持 科學研究探索更多可能
3D列印，正在向更加尖端、更加精細的方向發展。更精密的構件，應用于各種工業場景和醫學領域，微納3D列印，如今可以列印、制備模拟人體器官結構的晶片，用于藥物等方面的研究。相信有新技術的加持，科學研究還可以探索更多可能，服務我們的健康生活。
來源：央視新聞用戶端