莱顿的物理学家使用3D打印的微游泳器来研究水细菌
流浪汉
2020-11-03
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莱顿大学的一个物理学家团队已经使用3D打印技术来制造复杂的微扫描器和其他微米级的结构。这种结构类似于尖球形,船和宇宙飞船,可用于研究水中的各种细菌。

 

人工微游泳器通常是球形的。他们被用于研究项目中,以了解其流体中生物学对应物的运动性。应用包括开发自主药物输送装置,该装置可模仿天然生物颗粒的推进技术。

 

微型3D打印游泳者

 

迄今为止,活性物质的3D打印通常仅限于大于10微米的颗粒,并且项目往往会坚持创建非常简单的形状。物理学家使用了Nanoscribe Photonic Professional GT两光子聚合系统。最初,打印了一组尺寸在1到10微米之间的简单球形粒子–这有助于确定可以使用该技术打印的最小球形尺寸。 

 

一旦零件被印刷,顺序包括将它们放置在丙二醇甲醚丙烯酸酯(PGMA)中30分钟以显影。然后将它们浸入异丙醇(IPA)中总共五轮。空气干燥后,使用Cressington 208HR溅射镀膜机在结构上涂覆5 nm的催化活性铂/钯(Pt / Pd)层。

 

根据这项研究,直径小于4微米的球体很难生产,这表明了该技术的局限性。当置于水中时,颗粒表现出布朗运动,由于附近的周围分子而表现出不稳定和随机的流体运动-类似于烟雾或蒸汽的运动方式。

3D打印

该结构类似于尖球形,船和太空飞船,可用于研究水中的各种细菌。图片由莱顿大学提供。

 

世界上最小的长凳 

 

借助概念验证,莱顿研究人员决定尝试一些更复杂的几何形状。这些几何图形中包括经典的3D工作台,这是3D打印社区中的主要基准测试工具。螺旋状的意大利面螺丝;甚至是太空飞船.

 

据报道,3D台式扫描仪是迄今为止3D打印中最小的,尺寸仅为30微米,约为单根人类头发厚度的三分之一。该船具有一系列功能,例如舷窗和开放式驾驶室,旨在说明3D打印机如何处理诸如桥接和悬垂之类的任务。 

 

其他更严重的结构则表现出与形状有关的行为,证明了3D打印方法的潜力。科学家计划开展一系列广泛的后续研究,着重于改善类似合成微泳剂的控制和设计,为在治疗诊断和药物输送中的应用铺平道路。

3D打印

莱顿大学的一个物理学家小组使用3D打印技术来生产微米级的复杂微扫描器和其他结构。图片由莱顿大学提供。

 

纳米级3D打印研究

 

本月初,来自卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的一组研究人员开发了一种新型的光刻胶,该光刻胶是用于两个光子光刻的印刷油墨,能够自组装。该材料可用于3D打印具有纳米级孔隙率的聚合物微结构。

 

自组装概念描述了如何对单个粒子进行编程以将其自身组装成复杂的合成几何形状。该过程通常限于相对较小的空间规模,并且先前在人类规模上创建此类结构的尝试都失败了。 

 

在其他地方,普渡大学(Purdue University)的研究人员开发了3D打印的胶囊,能够对人胃中的细菌进行采样。3D打印的药丸不仅可以捕获结肠中的细菌,还可以捕获整个胃肠道中的细菌(称为生物群落)。“肠镜”技术可与结肠镜检查过程一起使用,以更好地了解肠道疾病。

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