在生物醫(yī)學(xué)、藥品運輸、微電子、微流體等領(lǐng)域，微納尺度顆粒被廣泛應(yīng)用，但是這類顆粒的大規(guī)模定制是一個很大的挑戰(zhàn)。常規(guī)的微納尺度顆粒制造分為自下而上和自上而下兩種方式。研磨、乳化、沉淀、核生長和自組裝是典型的自下而上顆粒制造方法，具有高通量制造的特點，但會導(dǎo)致顆粒不均勻，對形狀和均勻性的控制有限。直接光刻、單步滾動軟光刻和多步模具制造是一種自上而下的制造方法，但面臨尺寸控制困難、工藝復(fù)雜、生產(chǎn)速度慢、材料選擇少、可更換性差的考驗。

美國斯坦福大學(xué)Joseph大學(xué)針對目前的顆粒制造方法存在的問題 M. 基于卷對卷連續(xù)液界面生產(chǎn)工藝(r222)的DeSimone教授團隊rCLIP），提出了一種可擴展的、高分辨率的3D打印技術(shù)，用單數(shù)微米級分辨率的光學(xué)和連續(xù)膠片代替?zhèn)鹘y(tǒng)的靜態(tài)平臺，完成了具有特定形狀的微納顆粒制造。

研究人員開發(fā)了一種可擴展、高分辨率的卷對卷連續(xù)液界面生產(chǎn)，結(jié)合單數(shù)微米級分辨率的光學(xué)和連續(xù)膠片(取代靜態(tài)平臺)。 3D打印技術(shù)，能快速、可變地制造和收獲各種材料和復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的微納顆粒。以Roll為相關(guān)結(jié)果-to-roll, high-resolution 3D printing of shape-specific Nature發(fā)表了particles問題。

圖1 r2rCLIP是一種快速制造工藝，具有復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)。

研究者展示了選用卷對卷連續(xù)液界面生產(chǎn)工藝，實現(xiàn)了不同材料、不同形狀的微納顆粒的快速制備。同時展示了該技術(shù)的可模塑性和不可模塑性，其體素尺寸在打印平面內(nèi)小至2.0 × 2.0μ無支撐厚度1.1m2±0.3μm，每日速度可達1,000,000顆粒。該技術(shù)生產(chǎn)的微納顆粒不僅能實現(xiàn)復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)和尺寸控制，而且兼容性和普遍性強，在生物醫(yī)學(xué)分析和先進材料中具有顯著的應(yīng)用價值。

圖2 r2rCLIP適用于內(nèi)部和商業(yè)材料的一系列高分辨率，具有高精度提升。

圖3 R2rCLIP制造SEM圖像(比例尺，2500)，可模塑和不可模塑。μm）

圖4 采用r2rCLIP制造的顆粒，實現(xiàn)了一系列應(yīng)用程序，包括陶瓷顆粒和藥物輸送

通過本文提出的持續(xù)液體界面生產(chǎn)工藝，研究人員可以在保持高生產(chǎn)速度和材料選擇靈活性的同時，實現(xiàn)微米精度的3D打印。這種可擴展的顆粒生產(chǎn)工藝在廣泛的范圍內(nèi)展示了制造潛力，從瓷器到水凝膠歧管在微型工具、電子和藥品運輸方面具有潛在的發(fā)展前景。在之前的給藥媒體動力學(xué)研究的基礎(chǔ)上，未來的研究可以利用含量和壁厚的可調(diào)性，實現(xiàn)可編程商品釋放拖盤，或者通過不同的預(yù)瓷配方來探索工藝的有效性，探索其在陶瓷制造中的潛在應(yīng)用。

原文詳情：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07061-4

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原題：Nature“復(fù)材信息”重磅！3D打印新成果

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