摩方PμSL 微尺度3D打印技术在传感应用的进展

中国微米纳米技术学会第二十五届学术年会暨第十四届国际会议（简称CSMNT2023），于2023年10月21-23日在深圳市圆满收官。摩方精密携多款样件及终端应用参展，重点展示了在生物医疗、精密电子、科研及创新领域应用的超高精密打印技术，为精密制造行业带来系列定制化解决方案。

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在本次大会中，摩方精密产品应用工程师卢敏分享了《PμSL 微尺度3D打印技术及其在传感应用的进展》，其中详细介绍了两项极具创新性的传感应用研究。

电化学生物传感芯片（检测肌氨酸）

来自哈工大、华大基因、华东理工大学、斯威本科技大学等团队共研的《集成微柱阵列电极和声微流技术的新型微流控生物传感平台的研究》，阐述了一种创新型微流体电化学生物传感平台的构建。该平台通过在微柱阵列电极（μAE）上涂覆3D双金属 Pt-Pd 纳米树，实现了电化学传感灵敏度的提升。同时，该装置采用了基于气泡的声微流技术，增加了分析物分子与电极表面的接触，进一步优化了电化学性能。

图1：PμSL打印微柱阵列模具 PDMS二次翻模制备微柱阵列电极、PμSL打印截断圆锥阵列模具 PDMS翻模制备截断圆锥空腔阵列

微柱阵列电极的制造过程主要依赖于面投影微立体光刻（PμSL）技术结合PDMS翻模技术，该团队利用摩方精密nanoArch®P140将光敏树脂打印在载玻片上，这样就形成了微柱阵列的阳模，然后以PDMS 翻模的阴模作为模板，采用二次翻模制造出 PDMS 微柱阵列，选用镀金微柱阵列作为电极层的工作电极，其中微柱阵列最小特征尺寸可达50μm。

图2：微柱阵列

面投影微立体光刻（PμSL）技术结合PDMS翻模技术可制备微流控电化学生物传感芯片，所制得的传感芯片线性范围宽， 灵敏度高，可广泛用于蛋白质分析及病毒检测中。

图3：过氧化氢检测和肌氨酸检测

仿生自供电传感器（易便携）
来自湖南大学、阿卜杜拉国王科技大学的团队协作研发了一种便携式3D打印仿生传感装置，其光电响应能力得到了显著增强，可实现双酚 A (BPA) 的灵敏检测。该装置利用高反应性的双电极系统，在光辐射的作用下产生电输出，提供传感信号，解决了依赖外部电源的问题。

图4：蕨类植物N/Ov/BiVO4光阳极的原位合成步骤

图5：N/Ov/BiVO4光阳极表面修饰的bpa特异性适配体示意图

这种独特的蕨类仿生结构提升了传感系统的传质效率，并为传感器提供了丰富的适体结合位点，实现了信号的放大。该团队将检测系统集成到了基于微纳 3D 打印技术的微模型中，利用摩方精密microArch® S240打印出微流道模型（宽约2.5mm），其内含多个孔道 ，可与电极集成生成小型易便携的传感器。

图6：拟设计的三维传感装置的模型图

面投影微立体光刻（PμSL）技术可高精度定制微流道模型 ，有助于制备自供电传感器 ，实现对双酚A（致癌致畸） 的特异性检测。

图7：传感器性能表征—双酚A检测

展会现场，摩方精密展出了系列自主研发的多领域应用样件，吸引众多来自生物医疗、学术科研、创新领域等业界专家学者前来参观，其中包括深圳市微米纳米技术学会会长、北京大学教授金玉丰，香港大学教授陆洋和武汉大学工业科学研究院执行院长刘胜等。