3D打印生物醫學傳感器的方法
時間：2019-04-22 10:56 來源：廣西增材制造協會 作者：中國3D打印網 閱讀：次
據悉，來自中國和印度的研究人員齊聚一堂，共同審查當前3D打印的傳感器場景，包括所使用的技術以及受影響的應用和行業。最近在“用于生物醫學應用的3D打印傳感器回顧”中發表了他們的發現。雖然傳感器的制造繼續發展，但障礙已經普及，并且在許多方面阻礙了傳感器制造在許多應用中實現其真正潛力。正如作者所指出的那樣，傳感器就在我們身邊，但由于制造成本，材料方面的挑戰（例如硅，在低頻下也存在問題）以及溫度問題，傳感器很多。更重要的是，大多數傳感器不具有生物相容性，因此在醫療領域取得了進展。
隨著3D打印的出現，傳感器可以設計成更加簡化和經濟實惠的流程，減少生產步驟，減少人工所需的工時，從而創建可以數字化生成的精確原型。 3D打印傳感器通常更強大，更耐用，并且已經顯示出監測血壓和心率，呼吸，溫度，大腦活動等的前景。
SLA 3D打印因其能夠創建大型項目而非常有用。研究人員利用ABS創造了更復雜的設備，如用于檢測病原體的生物傳感器和微流體設備。還創建了一次性和便攜式電化學傳感器，以及復雜的組件，例如用于尿蛋白定量的3D打印微流體部件，其包括推動閥、旋轉閥和扭矩致動泵。
SLS印刷在AM工藝中使用金屬粉末：
使用激光束的局部能量需要一定的激光功率來熔化顆粒的周邊。未使用的粉末用作3D打印部件的支撐結構。在掃描每層之后，降低結構以鋪展新的粉末層，其可以根據計算機輔助設計（CAD）設計進行掃描。研究人員表示，不僅可以在SLS中使用金屬粉末顆粒，還可以使用陶瓷和聚合物或相互組合。
SLS 3D打印的好處是可以使用許多不同的材料 - 并且正是這樣 - 粉末可用于回收。已經創建了細胞密度傳感器，例如可以擴展到操縱細胞的“破壞”，分發化學品，并控制酶測定。
3D噴墨打印有助于創建強大、復雜的結構; 例如，研究人員已經成功地創造了諸如3D打印仿生耳之類的物品。其他人已經創造了諸如致動器集成心臟結構形狀3D彈性多功能生物膜的項目，用于感測空間和時間響應。
諸如葡萄糖生物傳感器，光可尋址電位傳感器和基于半導體的生物傳感器等項目是迄今為止使用DLP 3D打印創建的一些設備。“這些過程中的每一個都有其自身的優缺點，包括制造成本和時間，可以加工的材料類型和可以形成的原型，”研究人員總結道。“還提到了一些當前的瓶頸，以及可能采取的補救措施。最后，市場調查介紹了當前情景中以及未來幾年開發傳感器和其他電子設備的不同類型3D打印技術的支出。”
然而，3D打印在電子領域產生了重大影響，更具體地說，是傳感器。多年來，我們一直遵循各種傳感器，以改善各種應用中的監控和功能，從抵御3D打印網絡攻擊到制造光纖或趨向簡單但科學的問題，如測量植物的水攝入量。
隨著3D打印的出現，傳感器可以設計成更加簡化和經濟實惠的流程，減少生產步驟，減少人工所需的工時，從而創建可以數字化生成的精確原型。 3D打印傳感器通常更強大，更耐用，并且已經顯示出監測血壓和心率，呼吸，溫度，大腦活動等的前景。
（A）熔融沉積建模（B）立體光刻（C）多噴射工藝（D）選擇性激光燒結（E）3D噴墨打印（F）數字光處理。
目前，已成功使用以下流程制作傳感器：- 熔融沉積建模（FDM）
- 立體光刻（SLA）
- Polyjet工藝
- 選擇性激光燒結（SLS）
-
3D噴墨打印和DLP
SLA 3D打印因其能夠創建大型項目而非常有用。研究人員利用ABS創造了更復雜的設備，如用于檢測病原體的生物傳感器和微流體設備。還創建了一次性和便攜式電化學傳感器，以及復雜的組件，例如用于尿蛋白定量的3D打印微流體部件，其包括推動閥、旋轉閥和扭矩致動泵。
a）通過慣性聚焦分離捕獲的細菌的示意圖（b）中在具有梯形橫截面的通道中表示院長渦旋 （c）3D的照片印刷的微流體裝置。
在聚苯乙烯印刷中，固化或硬化工藝在FDM 3D打印中產生零件等，可以使用多個噴嘴。由于多個噴頭用于打印，因此可以在單個結構中構建多色物體。該工藝的主要優點之一是可以為原型實現16μm的高分辨率，精度小于0.1 mm。使用polyjet 3D打印，已經創建了基于細胞活力傳感器的流體設備，以及其他創新，例如防漏3D打印存儲設備。通過用于ATP和多巴胺傳感的聚苯乙烯3D打印，以及生理傳感器，電化學和生物相容性傳感器，已經創建了其他傳感器。SLS印刷在AM工藝中使用金屬粉末：
使用激光束的局部能量需要一定的激光功率來熔化顆粒的周邊。未使用的粉末用作3D打印部件的支撐結構。在掃描每層之后，降低結構以鋪展新的粉末層，其可以根據計算機輔助設計（CAD）設計進行掃描。研究人員表示，不僅可以在SLS中使用金屬粉末顆粒，還可以使用陶瓷和聚合物或相互組合。
SLS 3D打印的好處是可以使用許多不同的材料 - 并且正是這樣 - 粉末可用于回收。已經創建了細胞密度傳感器，例如可以擴展到操縱細胞的“破壞”，分發化學品，并控制酶測定。
3D噴墨打印有助于創建強大、復雜的結構; 例如，研究人員已經成功地創造了諸如3D打印仿生耳之類的物品。其他人已經創造了諸如致動器集成心臟結構形狀3D彈性多功能生物膜的項目，用于感測空間和時間響應。
（A）制造的3D打印的仿生耳和（B）3D打印的仿生耳在其體外培養期間的圖像。（C）在印刷過程中不同階段的軟骨細胞的活力。（D）在培養中印刷的耳朵的重量隨時間的偏差，其中耳朵由軟骨細胞接種的藻酸鹽或僅分別以紅色和藍色顯示的藻酸鹽組成。（E）使用H＆E染色進行的軟骨細胞形態的組織學分析。（F）新軟骨組織
在培養10周后，Safranin O被染色。新的軟骨組織與線圈天線接觸的（G）活力的照片（頂部）和熒光（底部）圖像和（H）仿生耳的橫截面顯示接觸的內部軟骨組織的活力用電極。DLP 3D打印就像SLA一樣，但投影儀屏幕閃爍，像圖像一樣投射圖層：“每個二維硬化層是在最安全的條件下將液態聚合物暴露在投影儀光線之后形成的，而不是制作一個帶有多個激光掃描路徑的層，”研究人員表示。“重復這個過程，直到制造出整個結構。”諸如葡萄糖生物傳感器，光可尋址電位傳感器和基于半導體的生物傳感器等項目是迄今為止使用DLP 3D打印創建的一些設備。“這些過程中的每一個都有其自身的優缺點，包括制造成本和時間，可以加工的材料類型和可以形成的原型，”研究人員總結道。“還提到了一些當前的瓶頸，以及可能采取的補救措施。最后，市場調查介紹了當前情景中以及未來幾年開發傳感器和其他電子設備的不同類型3D打印技術的支出。”
然而，3D打印在電子領域產生了重大影響，更具體地說，是傳感器。多年來，我們一直遵循各種傳感器，以改善各種應用中的監控和功能，從抵御3D打印網絡攻擊到制造光纖或趨向簡單但科學的問題，如測量植物的水攝入量。
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