摘要:本综述全面概述了用于制造植入式微电极的 3D 打印技术,用于在心血管和神经退行性疾病的早期诊断中电化学检测生物标志物。这些疾病的早期诊断对于改善患者预后和减轻医疗系统的负担至关重要。生物标志物是这些疾病的可测量指标,而植入式微电极为其电化学检测提供了一种有前途的工具。在这里,我们讨论了各种 3D 打印技术,包括立体光刻 (SLA)、数字光处理 (DLP)、熔融沉积成型 (FDM)、选择性激光烧结 (SLS) 和双光子聚合 (2PP),重点介绍了它们在微电极制造中的优势和局限性。我们还探讨了用于构建植入式微电极的材料,强调了它们的生物相容性和生物降解特性。研究了电化学检测的原理和所使用的传感器类型,重点介绍了它们在检测心血管和神经退行性疾病的生物标志物中的应用。最后,我们讨论了 3D 打印植入式微电极领域的当前挑战和未来前景,强调了它们在改善早期诊断和个性化治疗策略方面的潜力。关键词:3D 打印、植入式微电极、心血管和神经退行性疾病、电化学检测、早期诊断、个性化治疗、立体光刻、生物标志物
由于其出色的物理,化学和电化学特性,热解碳已成为各种技术应用的有前途的材料[1]。热解碳可以通过在受控条件下在高温和惰性气氛中的受控条件下的聚合物碳前体进行热解。通过调整热解条件,碳原子的杂交以及衍生碳的物理化学特性可以量身定制。尽管一些研究人员试图以原子量规模研究石墨化过程,但全面的理解仍然难以捉摸。透射电子显微镜(TEM)非常适合研究纳米级热处理过程中聚合物薄膜的石墨化[2]。的确,TEM提供了原位分析能力的优势,这些功能可以揭示热解过程中热解碳的纳米结构。但是,聚合物薄膜样品的制备仍然是一个挑战。这项工作介绍了通过两光子聚合物化(2pp)3D打印技术的基于mems的TEM加热芯片(密集溶剂)上悬浮的聚合物薄膜结构的微结构[3]。我们还报告了原位研究的结果,用于追踪热解碳的石墨化。
近年来,传统的 MEMS 微致动器已由通过双光子聚合 (2PP) 制造的 3D 打印可驱动微结构所补充。本文展示了一种新型紧凑型 3D 打印磁驱动微致动器,其直径为 500 μ m,最初设计用于微光学系统。它是通过在简单的后处理步骤中将 NdFeB 微粒和环氧树脂的复合材料并入打印机械结构的指定容器中而制造的。微致动器结构具有机械弹簧,允许在大位移下进行连续定位。通过对 IP-S 块体结构进行纳米压痕的机械研究揭示了一种粘弹性材料行为,可通过二元素通用开尔文-沃格特粘弹性模型来描述。然后使用获得的材料参数来模拟和表征微致动器的弹簧行为。使用外部微线圈进行驱动实验。测量了峰值电流为 106 mA、持续时间为 1 至 100 秒的三角电流脉冲的执行器位移,导致位移为 69.1 至 88.9 μ m。观察到执行器的滞后行为,这归因于芯材料的粘弹性和磁性。实验的数值模拟也证明了这种行为。实时退磁和闭环控制的实施可实现高重复性和精确定位。
基因id名称ENSMUSG0000000018796酰基-COA合成型长链家族成员1(ACSL1)ENSMUSG0000000000209994 PININ(PNN)ENSMUSG000000000026987溴模块附近的溴模域,与锌指域相邻,2B(BAZ2B)ENSMUSMUSG00310101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010010染色体(USP9X)ENSMUSG0000000026207 SPEG COMPLEX基因座(SPEG)ENSMUSG00000000000039197腺苷激酶(ADK)Ensmusg0000000098812 MicroRNA 7578(miR7578) Ensmusg0000000031871 cadherin 5(CDH5)Ensmusg0000000033365 Importin 13(IPO13)Ensmusg000000000020464 polyribonucleotide核苷酸核苷酸核苷酸核苷酸转移剂1(PNPT1) Ensmusg0000000037058聚腺苷结合蛋白相互作用蛋白2(PAIP2)Ensmusg00000000000042719 N(Alpha) - 乙基转移酶25,NATB辅助亚基(NaA25) ENSMUSG0000000022214 DDB1和CUL4相关因子11(DCAF11)Ensmusg0000000000000014426有丝分裂原激活的蛋白激酶激酶激酶激酶激酶激酶4(MAP3K4)ENSMUSG000000000028626,IX型,Alpha 2pp collpha 2ppe(Col9aa2) (KLF6)ENSMUSG00000052798核孔蛋白107(NUP107)ENSMUSG000000000031446 CULLIN 4A(CUL4A)ENSMUSG0000000026926肽酶(线粒体处理 ENSMUSG00000072612 predicted gene 10382 (Gm10382) ENSMUSG00000045868 GTPase, very large interferon inducible 1 (Gvin1) ENSMUSG00000031715 SWI/SNF related, matrix associated, actin dependent regulator of
在生理相关的水凝胶中的工程脉管网络是由于细胞– Bioink相互作用以及随后的水凝胶设备接口而成的。在这里,提出了一种新的细胞友好制造策略,以实现支持集成在微流体芯片中的共培养的灌注多凝胶脉管模型。该系统包含两个不同的水凝胶,以特定支持为血管模型选择的两种不同细胞类型的生长和增殖。首先,通过微流体设备内的两光聚合聚合(2pp),通道以明胶的墨水印刷。然后,注入人类肺纤维细胞纤维纤维水凝胶以包围印刷网络。最后,人体内皮细胞被播种在印刷通道内。打印参数和纤维纤维组合物进行了优化,以减少水凝胶肿胀,并确保可以用细胞介质灌注的稳定模型。以两个步骤制造水凝胶结构可确保没有细胞暴露于细胞毒性制造过程,同时仍获得高纤维打印。在这项工作中,在定制制造的灌注系统上成功证明了通过3D印刷的SCA旧和共培养模型的灌注来指导内皮细胞入侵的可能性。
在研究应用程序方面,3D打印为实现具有高结构控制的材料提供了许多有趣的途径。此外,对微型制造的需求不断增加,并且希望在(子)微米尺度上构造材料的愿望驱动了微型和纳米印刷技术的发展。在其中,两光子聚合(2pp)3D打印是一种直接激光写作(DLW)技术,可在100 nm范围内提供精美的空间分辨率。[7]然而,这种微型的作用是以减少可打印材料的选择为代价,通常是少数有机墨水和photosistists。[8-11]尽管取得了巨大进展,但仍有重大挑战。在特定的情况下,在单个微观印刷过程中,多种和不同材料(例如有机和无机材料)的整合和精确地点目前难以捉摸;一些示例包括通过沉积和/或电镀过程在光震抗菌中的纳米颗粒分散。[8,12,13]但是,这些方法不能对不同材料的定位进行微米空间控制,而这些材料的定位只有有限的可能选择范围。尽管如此,无机和有机,硬和软组件,动态和静态材料的组合将使许多新的研究方向(例如,将其用于超材料)。相反,具有预先微观结构控制的复杂2D和3D材料是粒子合成和组装领域的大量努力的核心。[14]此外,例如,对于微型机器人来说,设备的微型化可能要求印刷结构的不同部分执行不同的功能,例如驱动,传感或结合,因为它在较大的尺度上可以使用,或者可以简单地将多个功能组合在单个设备中。胶体合成路线提供了大量不同材料的颗粒,具有精致的形状和功能。然而,由于需要以非常微妙和精确的方式控制相互作用的必要性,因此它们在大规模结构中提出了问题,并且仅在少数情况下才能实现成功。[15,16]此外,
