微纳3D打印：探索大脑奥秘，描绘神经科学的未来图景

来源：摩方高精密

人类认知是一个复杂而神秘的领域，随着神经科学的深度开发和进步，对神经系统功能和疾病机制的理解提供了重要的突破。3D打印技术作为全球科研机构争相发展的焦点技术之一，相较于传统的制造加工手段，该技术能够大幅缩短实验周期，降低研发成本，快速实现复杂神经结构的建模与仿真，从而加速神经科学领域的理论创新和技术突破。这不仅为人工智能、基因治疗、神经康复等相关领域提供了理论基础和目标靶点，也为探索个体化治疗和精准医学提供了更多可能。

在神经科学领域，无数神经科学家投身于研究神经系统的结构和功能，为各种神经疾病的诊断和治疗提供了有效的解决方案。其中，美国冷泉港实验室的研究人员Leonardo Ramirez就以揭示大脑在行为调节、奖赏机制以及疼痛处理方面的复杂神经机制为研究目标。为了深入探索这一方向，其研究团队需采用精细的显微外科技术，将光纤精确地植入实验动物的特定脑区。然而，传统的多光纤植入技术遇到了重大挑战——操作过程繁琐、重复性强，且耗时较长，这不仅使得手术时间大幅延长，同时也提高了麻醉暴露的风险，从而严重限制了每日能够进行的手术数量，对科研效率产生了重大影响。

图1. 光学驱动器设计草图

在研究中，Leonardo团队基于电测量领域四极驱动装置的成功经验，创新性地提出了光学驱动装置这一新型植入支架系统概念。为突破传统制造工艺的技术瓶颈，研究团队与摩方精密开展深度技术合作，采用面投影微立体光刻（PμSL）3D打印技术，成功实现了从概念设计到工业化制造的重大突破。

图2. 光学驱动装置的CAD设计

研究团队依托摩方微纳3D打印系统的技术优势，成功攻克了精密医疗器械制造中的多项关键技术难题：

• 轻量化结构设计：有效避免实验动物额外承重负担
• 高强度机械性能：确保手术操作过程中的结构稳定性
• 精密光纤定位系统：内置240 μm通道系统，实现六组200 μm纤芯光纤在多重脑区的亚微米级精确定位。

图3. 3D打印的光学驱动器

凭借摩方微纳3D打印系统的突破性技术，研究团队成功研制出结构变形率极低、可靠性优异的光学驱动设备，不仅显著缩短植入手术和麻醉暴露时长，同时在不影响实验动物健康的前提下，实现每日手术量的高效提升。

Leonardo在技术评估中表示："摩方团队对我需求的深刻理解及快速响应令我印象深刻，而且3D打印制备的样件在轻量化、坚固度及精密度方面均远超预期，这为我们研究的持续推进提供了可靠的技术保障。”

图4. 光学驱动装置位于大脑中

此次技术融合突破不仅为光学驱动装置的研发带来了创新思路，更为神经科学精密医疗器械制造提供了全新解决方案，推动该技术体系在神经科学、微创手术等领域的深度应用，助力全球高端医疗装备产业高质量发展。

如今，在新兴科研领域的研发进程中，微纳3D打印技术的引入不仅解决了传统加工技术精度低、周期长等瓶颈，更成为其科研标准化进程的重要支撑，未来，摩方也将持续致力于推动科研研发在效率优化与临床实践层面的双重突破，携手“产学研医”共拓先进制造技术与科研需求深度融合的广阔应用前景。