BIONOVA X 3D生物打印机在复杂构建中的应用之微结构模型_abio生物试剂品牌网

abiopp1年前 (2025-04-11)未命名145

七、微结构模型（Microstructure）
3D Printed Artificial Micro-Fish
3D打印的仿生微鱼

这篇文章 “3D Printed Artificial Micro-Fish” 主要介绍了通过快速3D微打印技术（μCOP）构建的仿生微鱼（microfish）模型，用于多功能应用，如化学推动、磁力引导以及解毒等。以下是模型构建的详细介绍：

背景
微尺度游动机器人或微泳者具有多种应用，包括药物递送、环境净化和生物传感。模仿自然界中的水生生物（如鱼类）的运动机制，构建功能化的微尺度机器人，是推动该领域发展的重要方向。然而，传统的微制造方法难以实现复杂三维结构及功能化纳米材料的集成。

3D微打印技术的应用
该研究使用了微尺度连续光学打印（μCOP）技术，能够在短时间内打印出具有高分辨率（约1微米）和复杂形态的微鱼结构。通过这项技术，研究人员能够在几秒钟内打印出多种仿生结构，并嵌入功能性纳米颗粒以赋予微鱼不同的能力。

微鱼的设计与构建

材料与功能：微鱼的主体由聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）基水凝胶制成，这种材料因其生物相容性而被广泛应用。研究人员将不同类型的功能化纳米颗粒嵌入微鱼的不同部位：
铂（Pt）纳米颗粒：嵌入鱼尾，提供化学推动力，利用过氧化氢（H₂O₂）的分解产生氧气泡，从而驱动微鱼前进。
氧化铁（Fe₃O₄）纳米颗粒：嵌入鱼头，实现磁力引导，能够通过外部磁场控制微鱼的运动。
结构与打印过程：μCOP平台通过数字微镜设备（DMD）生成光学图案，并将其投影到光敏材料上，逐层构建鱼体结构。打印出的微鱼长约120微米，厚度约30微米，可以根据设计需要调整尺寸和形状。

功能验证

运动能力：实验展示了微鱼在过氧化氢溶液中的自推动力，生成的氧气泡推动微鱼快速游动，最大速度可达780微米/秒。不同形状的微鱼（如普通鱼形、蝠鲼形）表现出不同的速度，研究还发现铂颗粒的浓度与微鱼的推进速度成正比。
磁力控制：通过嵌入氧化铁纳米颗粒，微鱼能够在外部磁场的控制下实现精确的方向引导。
解毒功能：研究进一步展示了微鱼在解毒领域的应用，微鱼通过嵌入聚二乙炔（PDA）纳米颗粒，能够有效捕获并中和蜜蜂毒素（melittin），并通过荧光信号验证了解毒效率。

总结
该研究展示了通过μCOP技术快速3D打印的仿生微鱼模型，具有自驱动、磁力控制和解毒等多功能应用。该模型为未来的药物递送、环境净化及生物传感等领域提供了极具前景的工具。