BIONOVA X 3D生物打印機在組織工程中的前沿應用及復雜器官模型構建（七）微結構模型
七 、微結構模型（Microstructure）
3D Printed Artificial Micro-Fish
3D打印的仿生微魚
這篇文章 “3D Printed Artificial Micro-Fish” 主要介紹了通過快速3D微打印技術（μCOP）構建的仿生微魚（microfish）模型，用于多功能應用，如化學推動、磁力引導以及解毒等。以下是模型構建的詳細介紹：
背景
微尺度游動機器人或微泳者具有多種應用，包括藥物遞送、環境凈化和生物傳感。模仿自然界中的水生生物（如魚類）的運動機制，構建功能化的微尺度機器人，是推動該領域發展的重要方向。然而，傳統的微制造方法難以實現復雜三維結構及功能化納米材料的集成。
3D微打印技術的應用
該研究使用了微尺度連續光學打印（μCOP）技術，能夠在短時間內打印出具有高分辨率（約1微米）和復雜形態的微魚結構。通過這項技術，研究人員能夠在幾秒鐘內打印出多種仿生結構，并嵌入功能性納米顆粒以賦予微魚不同的能力。
微魚的設計與構建
材料與功能：微魚的主體由聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）基水凝膠制成，這種材料因其生物相容性而被廣泛應用。研究人員將不同類型的功能化納米顆粒嵌入微魚的不同部位：
鉑（Pt）納米顆粒：嵌入魚尾，提供化學推動力，利用過氧化氫（H?O?）的分解產生氧氣泡，從而驅動微魚前進。
氧化鐵（Fe?O?）納米顆粒：嵌入魚頭，實現磁力引導，能夠通過外部磁場控制微魚的運動。
結構與打印過程：μCOP平臺通過數字微鏡設備（DMD）生成光學圖案，并將其投影到光敏材料上，逐層構建魚體結構。打印出的微魚長約120微米，厚度約30微米，可以根據設計需要調整尺寸和形狀。
功能驗證
運動能力：實驗展示了微魚在過氧化氫溶液中的自推動力，生成的氧氣泡推動微魚快速游動，最大速度可達780微米/秒。不同形狀的微魚（如普通魚形、蝠鲼形）表現出不同的速度，研究還發現鉑顆粒的濃度與微魚的推進速度成正比。
磁力控制：通過嵌入氧化鐵納米顆粒，微魚能夠在外部磁場的控制下實現精確的方向引導。
解毒功能：研究進一步展示了微魚在解毒領域的應用，微魚通過嵌入聚二乙炔（PDA）納米顆粒，能夠有效捕獲并中和蜜蜂毒素（melittin），并通過熒光信號驗證了解毒效率。
總結
該研究展示了通過μCOP技術快速3D打印的仿生微魚模型，具有自驅動、磁力控制和解毒等多功能應用。該模型為未來的藥物遞送、環境凈化及生物傳感等領域提供了極具前景的工具。
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