研究人员破解XBOX主机开发纳米级医疗3D打印机

发布时间：2021-02-14 11:57:57来源：未知大陆

丹麦技术大学（DTU）的研究人员已重新利用MicrosoftXbox360的组件来开发高分辨率的大容量纳米级3D打印机，并将其应用于医疗领域。该团队从Xbox360控制台中取出了一个光学拾取单元（OPU）组件，以取代传统的立体光刻（SLA）光学系统，从而大大简化了SLA3D打印系统。由于OPU的价格不到5美元，研究人员的解决方案有可能使这种设备的成本减少数千英镑。DTU的博士生、研究小组成员Tien-JenChang说：“有了我们的3D打印机，它可以打印微米和纳米级的3D对象，我们可以从数十微米的打印分辨率降低到数百纳米，而无需昂贵的专用组件。”“与其他立体光刻3D打印系统相比，我们最终还会制造出更简单、更紧凑的纳米级3D打印机。”Xbox360光学拾取单元（上部）在基板上发出蓝色激光，以进行微型/纳米级3D打印（下部）破解OPUOPU是从诸如蓝光，高清DVD和CD的光学存储光盘读取和写入数据的组件。XboxOPU不仅以紧凑的尺寸提供光源，而且还提供了受衍射限制的光学元件，并且鉴于其高精度的测量和多波长激光模式，研究人员认为这将是传统SLA光学系统的理想替代品。该团队从Xbox360提取了HD-DVDOPU，并基于倒置的SLA系统设计了自己的3D打印机，将激光光斑指向上方。OPU会发射405纳米激光，聚焦在光敏聚合物槽内，而嵌入式控制器则连接到定制的OPU驱动器和电机驱动器，以调节激光强度和波长。电机驱动器控制XY轴和Z轴线性平台的分辨率分别为312.5nm和62.5nm，因为嵌入式控件与计算机通信以实现打印过程。传统的SLA系统需要外部传感器来进行打印，基板平整并实现高精度打印，而DTU研究人员提出的OPU3D打印系统直接使用嵌入式传感器来确定纳米级分辨率下焦点和基板表面之间的距离。传感器还可以调节基板表面，OPU焦平面和倾斜台，而音圈电机则可以调节物镜以测量光敏聚合物的厚度。由于这些更改，DTU团队相信他们的OPU嵌入式传感系统可用于显着优化并提高微米和纳米级3D打印的产量。DTU副教授恩德·胡（EnTeHwu）说：“我们相信这项技术会影响医疗技术的不同领域。“开发我们自己的3D打印机的最初目标是能够为我们自己的基于微容器的药物递送开发以微米/纳米分辨率打印立方厘米的体积。而且我们在市场上找不到能够做到这一点的3D打印机系统。所以我们必须自己做。”开发了以HDDVD光拾取单元(OPU)为核心光模块的3D打印机医疗3D打印的更多应用除了3D打印自己的用于口服药物递送的微型容器外，研究人员还预见了该发达技术在医疗领域的广泛应用。他们还认为，OPU系统具有实现商业化的“巨大潜力”，并且正计划在未来几年内根据这项研究成立一家分拆公司。“除了3D打印我们的具有人发直径的微型补充剂以更有效地进行口服药物递送开发之外，该系统还可以用于打印无痛的微型针头，这些针头可用于皮肤贴剂，以加快透皮药物递送的开发，”续吴。该技术的其他潜在应用可能包括打印用于细胞培养环境的3D结构以进行更准确的离体药物测试研究，以及打印具有杀死细菌的纳米结构表面的生物相容性微设备。“最终，我们的目标是帮助患者更好地进行诊断和治疗，例如通过更准确的医学诊断，更有效的口服药物和更好的皮肤修补。”