关于用于微创和连续血糖监测的DLP技术、高分辨率3D打印微针

据麦克马纳斯咨询公司称，对于世界上4.22亿糖尿病患者中的许多人来说，血糖监测是必要的，也是不舒服的，因为每天都需要通过疼痛的针灸来检查血糖水平。虽然像雅培的自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式自由式虽然没有普通针灸那么麻烦，但对患者来说还是有些不舒服。

为了开发更方便用户的解决方案，奥地利理工学院与DirectSens和In-Vision合作，启动了NUMBAT研究项目。本研究项目的目的是利用高分辨率DLP 3D打印技术制造一系列用于微创无痛连续血糖监测的聚合物微针。

NUMBAT项目概念验证的成功为个性化微针阵列的发展打开了大门，甚至展示了在其他应用领域(如透皮给药)的发展前景。

一种更舒适的连续血糖监测方法

根据之前的研究文献，奥地利理工学院团队了解到，他们设想的微针解决方案需要三个组成部分：微针本身、金属化(可以作为电化学测试的电极)、生物功能层(表面修饰，可以直接将电子转移到电极上进行葡萄糖检测)。

所有这些都将集成在一个柔性箔片上，当皮下组织液像贴片一样附着在皮肤上时，它将实时监测皮下组织液中的葡萄糖水平。奥地利理工学院团队设计的微针只在皮肤表面下工作，不接触神经和血管。

奥地利理工学院团队很快确定，传统的金属化工艺已经足够，但是生物功能化和微针本身需要一种新的方法来实现。传统的指尖血糖仪含有葡萄糖氧化酶，当血液样本中含有葡萄糖时会产生信号。但血糖仪为了将电信号传输到电极，还需要一些“有毒”介质，限制了传统指尖血糖仪的微创应用。

为了解决这个问题，奥地利理工学院与第三代生物传感器的先驱DirectSens合作。DirectSens技术为奥地利理工学院设想的新型表面改性提供了一种安全、直接的电子转移酶生物功能化方法。这使得研究团队能够降低NUMBAT生物传感器的启动电压，从而减少干扰，延长其使用寿命。

微针挑战

有了生物功能化的解决方案，下一步就是微针。因为研究小组的目标是非常小的针(只有500微米或0.5毫米高，针尖只有2微米宽)，他们知道用传统技术生产这样细的针将是一个挑战。

例如，传统的微型注射成型模具不适合定制的微针布局，这将阻碍实验的进展。虽然定制微针布局可以在生产环境中实现，但在实验过程中，每次都需要创建新的高精度模具，这将增加研究时间、成本和复杂性。同时，奥地利理工学院也知道TPP的3D打印技术太慢，成本较高。

速度、灵活性和精确性

奥地利理工学院决定以基于DLP技术的微立体光刻为最佳解决方案，以满足基板材料选择和测试的灵活性。为了打造这款微型立体光刻3D打印机，奥地利理工学院与In-Vision合作，为火鸟UV DLP投影仪提供定制镜头。Firebird投影仪像素间距2微米，原始分辨率2560 1600，满足NUMBAT对精度和定制的要求。

"光学引擎的高分辨率是一个关键因素."奥地利理工学院健康与生物资源中心分子诊断高级研究工程师Giorgio Mutinati说：“凭借其2微米像素分辨率和光学设计，投影仪已经超过了我们需要的最先进水平，从而推动了研究项目的发展进程。”

In-Vision还与奥地利理工学院的团队合作制造打印机，并提供和帮助编程所需的软件。"除了投影仪，In-Vision编写的基于LabView的软件也是本项目的核心部分."乔治说，“In-Vision与我们合作，建立了一个符合我们要求的系统，并继续帮助我们。”

微针的新潜力

由于NUMBAT研究项目已经达到第四个技术成熟水平，项目团队准备在生物传感器层面证明这些技术的可行性，但同时也在制定新的项目计划，进一步探索他们开发的打印技术。前景包括开发一种用于乳酸和其他生物标志物的微针贴片，在同一贴片上集成多个生物标志物，甚至创建一种使用空心针进行药物输送的闭环解决方案。

“这台打印机的高分辨率能力给了我们许多选择。我们正在寻找合作伙伴，通过对微针和各种针头形状的研究来进一步发展这项技术。”乔治说，“这项技术具有速度和灵活性的优势，为许多新颖的应用打开了大门。”

编辑：jq