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一针强心剂:采用微型3D打印运送疫苗

文章和图片来源:        时间:2021.12.28        点击率:

  一年前,人们开始应对现代史上最大的疫情之一。随着3D打印供应商和用户的动员,口罩、面罩、呼吸机和鼻咽拭子以数千、数十万、乃至数百万的规模产出。

  当时,BMF刚刚宣布于国际上推广其PμSL面投影立体光刻技术,并于亚洲首先推出。PμSL是一种旨在以高精度和高分辨率打印微型零件的技术,试图填补个人防护设备和医疗设备供应链的缺口,但在当时未能发挥其作用。几个月后,当计划应对此次疫情和其他即将发生的突发公共卫生事件时,BMF受邀参加由卡内基梅隆大学(CMU)领导的一个项目。

  “用于疫苗接种或其他药物输送的微针概念早已存在。”BMF首席执行官John Kawola说道,“但新冠加速了该进程。世界正面临必须为数十亿人接种疫苗的问题。注射器注射疫苗的方式已存在75年,但它并不容易规模化。”

  因此,CMU加快了其在微针阵列技术方面的开发工作。微针阵列由一个微型贴片上的数百个微针组成,贴在皮肤上能迅速溶解并提供药物。它们不需要同样水平的冷链储存,但产生的免疫反应比皮下注射强10倍。CMU的皮下注射装置建立在十年研究基础之上,将简化疫苗的运输和储存,减少短缺。

  由于PμSL技术能打印非常高公差要求的小零件,BMF受邀请为该项目贡献力量。该项目将利用BMF 2μm系列打印机实现5-20μm层厚,及零件顶部0.4-0.82μm、侧面1.5-2.52μm的表面光洁度。

  Kawola解释道:“目前大多数微针都是锥体,也是能想得到的最小针尖。我们正在努力平衡几何形状和材料性能,以确保它们能刺穿皮肤但不会产生破裂。”

  通过迄今为止的研究,了解到针头越小,越容易刺穿皮肤。虽还未决定,但如采用PμSL打印直接使用的微针,需要开发一种具有强度和延伸率的生物相容性材料,以刺穿皮肤,并在性能尺寸和强度之间取得平衡。另外,PμSL可使用现有PDMS材料打印模具,该材料具有足够强度和所需生物相容性,以用于医疗设备的注塑成型。


  该项目的另一方,匹兹堡大学疫苗研究中心、Premier Automation和Tiba Biotech,专注于优化和自动化生产。虽然不会透露这个项目的成果何时实现商业化,并且打消了微针疫苗可以帮助摆脱新冠疫情的想法,但他们确实认为过去12个月是一个警钟,3D打印在应对全球健康危机及数百万人的疫苗接种方面发挥着关键作用。

  Kawola表示:“如果每周有1000件,那可能没有什么用,但如果是几十万件,乃至几百万件,那就开始规模化了。以传统方法大规模制造类似小零件是昂贵的。注塑模具不只25,000英镑,可能是200,000英镑,所以它改变了现状,开始变得有意义。3D打印领域的每个人都在寻找一种来取代目前的方法。如果是困难且昂贵的,那么这将是一个伟大的目标,这就是我们看到的目前情况。”