摩方PμSL 微尺度3D打印技術在傳感應用的進展

中國微米納米技術學會第二十五屆學術年會暨第十四屆國際會議（簡稱CSMNT2023），于2023年10月21-23日在深圳市圓滿收官。摩方精密攜多款樣件及終端應用參展，重點展示了在生物醫(yī)療、精密電子、科研及創(chuàng)新領域應用的超高精密打印技術，為精密制造行業(yè)帶來系列定制化解決方案。

在本次大會中，摩方精密產品應用工程師盧敏分享了《PμSL 微尺度3D打印技術及其在傳感應用的進展》，其中詳細介紹了兩項極具創(chuàng)新性的傳感應用研究。

電化學生物傳感芯片（檢測肌氨酸）
來自哈工大、華大基因、華東理工大學、斯威本科技大學等團隊共研的《集成微柱陣列電極和聲微流技術的新型微流控生物傳感平臺的研究》，闡述了一種創(chuàng)新型微流體電化學生物傳感平臺的構建。該平臺通過在微柱陣列電極（μAE）上涂覆3D雙金屬 Pt-Pd 納米樹，實現(xiàn)了電化學傳感靈敏度的提升。同時，該裝置采用了基于氣泡的聲微流技術，增加了分析物分子與電極表面的接觸，進一步優(yōu)化了電化學性能。

圖1：PμSL打印微柱陣列模具+PDMS二次翻模制備微柱陣列電極、PμSL打印截斷圓錐陣列模具+PDMS翻模制備截斷圓錐空腔陣列

微柱陣列電極的制造過程主要依賴于面投影微立體光刻（PμSL）技術結合PDMS翻模技術，該團隊利用摩方精密nanoArch®P140將光敏樹脂打印在載玻片上，這樣就形成了微柱陣列的陽模，然后以PDMS 翻模的陰模作為模板，采用二次翻模制造出 PDMS 微柱陣列，選用鍍金微柱陣列作為電極層的工作電極，其中微柱陣列最小特征尺寸可達50μm。

圖2：微柱陣列

面投影微立體光刻（PμSL）技術結合PDMS翻模技術可制備微流控電化學生物傳感芯片，所制得的傳感芯片線性范圍寬， 靈敏度高，可廣泛用于蛋白質分析及病毒檢測中。

圖3：過氧化氫檢測和肌氨酸檢測

仿生自供電傳感器（易便攜）
來自湖南大學、阿卜杜拉國王科技大學的團隊協(xié)作研發(fā)了一種便攜式3D打印仿生傳感裝置，其光電響應能力得到了顯著增強，可實現(xiàn)雙酚 A (BPA) 的靈敏檢測。該裝置利用高反應性的雙電極系統(tǒng)，在光輻射的作用下產生電輸出，提供傳感信號，解決了依賴外部電源的問題。

圖4：蕨類植物N/Ov/BiVO4光陽極的原位合成步驟

圖5：N/Ov/BiVO4光陽極表面修飾的bpa特異性適配體示意圖

這種獨特的蕨類仿生結構提升了傳感系統(tǒng)的傳質效率，并為傳感器提供了豐富的適體結合位點，實現(xiàn)了信號的放大。該團隊將檢測系統(tǒng)集成到了基于微納 3D 打印技術的微模型中，利用摩方精密microArch® S240打印出微流道模型（寬約2.5mm），其內含多個孔道 ，可與電極集成生成小型易便攜的傳感器。

圖6：擬設計的三維傳感裝置的模型圖

面投影微立體光刻（PμSL）技術可高精度定制微流道模型 ，有助于制備自供電傳感器 ，實現(xiàn)對雙酚A（致癌致畸） 的特異性檢測。

圖7：傳感器性能表征—雙酚A檢測

展會現(xiàn)場，摩方精密展出了系列自主研發(fā)的多領域應用樣件，吸引眾多來自生物醫(yī)療、學術科研、創(chuàng)新領域等業(yè)界專家學者前來參觀，其中包括深圳市微米納米技術學會會長、北京大學教授金玉豐，香港大學教授陸洋和武漢大學工業(yè)科學研究院執(zhí)行院長劉勝等。