通过微模塑和膜辅助释放技术高通量制备螺旋微泳体

《Materials Today Advances》：High-throughput fabrication of helical microswimmers through micromolding and membrane-assisted release

　　

摘要

基于双光子聚合（2PP）的 3D 打印能够制造高度复杂的结构，包括微机器人技术关注的结构，如螺旋微泳者。然而，直接制造结构需要较长的制造时间，材料选择有限，且可扩展性差。尽管之前已提出微模塑技术，因为它有望实现高通量微制造，但迄今为止的方法要么使用一次性模具，这再次限制了可扩展性，要么尚未展示对闭环几何形状的高效成型和脱模。在此，我们提出了一种通用且可扩展的微模塑和脱模策略，用于快速制造 3D 螺旋微泳者。通过整合分隔膜辅助的模具设计，所开发的平台能够实现 PDMS 模具的重复使用，同时扩展了材料兼容性。基于杂化无机 - 有机材料（多面体低聚倍半硅氧烷（POSS））和水凝胶生物材料（海藻酸盐（Alg）和明胶（Gel））的微泳者通过引入的光交联和离子交联策略，成功地使用该方法进行了微模塑。前者实现了硬质的 SiO₂ 微结构。与 2PP 打印通常所需的数十小时相比，在 30 分钟内制造了大规模的 3D 螺旋微泳者阵列。此外，开发了一种薄膜辅助剥离法，用于高效收集成型后的微泳者。经过磁性功能化后，微泳者在外部磁场下实现了可控运动。这项工作建立了一个可扩展且材料灵活的平台，用于高通量螺旋微泳者制造。

李剑锋|乔纳森·齐默曼|皮尔·菲舍尔