新しいマイクロナノ加工概念は、マイクロ流体システムにおける粒子の拡張性と連続加工製造と組み立てを推進する。ドイツのアーヘン工業大学の科学者たちは、Nanoscribe社の2 PP 3次元印刷技術を用いて、超小型で任意の形状の3 D粒子製造のための新しい流動、チャネル統合、連続生産技術を開発し、実証した。印刷プロセスは、72時間以内に150,000個の粒子を連続して製造することを示している。2 PP技術（two光子の聚合、TPP）高い設計自由度、高い形状精度、材料の柔軟性により、異なる形状、ミクロンサイズ、サブミクロン特性、および様々な材料を有する粒子を製造することができる。この研究は、この粒子組立方法を細胞組織工学への応用に応用し、自己調整、応答性、透過性の3 Dステントを製造する範囲を拡大することを目的としている。

ミリメータ級およびマイクロメータ級の粒子は、化学的および生化学的反応器に必要なステントに活用できる。生物反応器は反応器内部の構造表面上の酵素、細胞または微生物を固定し、分析するために使用され、その性能の鍵は生物反応特性に影響する粒子の性質を調整することができることである。この応用を広げるために、アーヘン工業大学RWTH Aachen UniversityとドイツアーヘンDWI-ライプニッツ相互作用材料研究所DWI-Leibniz Institute for Interactive Materialsの科学者たちは、複雑な形状、ミクロンサイズ、サブミクロンの特徴を持つ粒子を高スループットマイクロナノ加工することを実現し、約20μmのサイズの微粒子を表面の相互作用下で自己組織化するための新しいマイクロナノ加工概念を提案した。研究では、科学者たちはまた、3 Dコンポーネントの浸透抵抗と堆積密度を様々な粒子形状、サイズ、材料を用いて分析した。

その鍵は、Nanoscribe印刷装置の二光子重合（2 PP）技術にある。2光子をxy平面上で走査しながら、印刷されたxyスライスを流体樹脂流がz方向に連続的に伝送する。1つの粒子が完成すると、次の粒子は連続印刷中に同じ方法で作成されます。NanoscribeのDeScribeソフトウェアとphytonスクリプトを使用して出力ファイルを調整すると、複雑な幾何形状を持つさまざまな設計をスライスし、流体印刷用に準備することができます。流体印刷プロセスは連続的であるため、数時間で数千個の粒子を生産することができ、72時間で最大150,000個の粒子を印刷することができる。2 PP 3次元印刷所*の大きな設計自由度に基づいて、任意の形状の粒子を生産することができます。基材印刷に比べて、粒子の流動印刷は明らかな優位性があるが、連続的に1つずつの粒子を製造することを実現し、2つの粒子の間に待ち時間を必要としない。レイヤー単位で印刷する場合、フロー印刷方法はまた、フローがz方向にxyスライスを転送するため、ステージのz移動をバイパスします。したがって、フロー印刷は、小さく複雑な形状の粒子を製造する速度の向上を意味する。

粒子集合を3 Dバイオハイブリッド組織に応用

100μm未満の粒子は自己組織化後に複雑な細胞ステントを形成することができ、このステントの反応特性は粒子の形状、大きさ、空隙率、材料特性を調整する際に対応して調整することができる。この高度な柔軟性は、細胞培養と組織工学のためのステントの作成に最適です。粒子ジオメトリを調整すると、構造の周囲を通過し、周囲を囲む流体力学をカスタマイズするために、表面体積比に影響します。しかし、流動自己集合生産ステントを使用する場合、粒子組織プロセスの制御にはまだ課題がある。

3 D生物混合組織を研究するために、科学者たちはマウス線維芽細胞培養物とNanoscribe無細胞毒性IP-Visioレジストを用いて印刷された粒子状物質の相互作用を研究し、このレジストは低蛍光性で顕微鏡下で細胞分析をより良く行うことができる。4日間の培養後、細胞はプリントステントとの相互作用下で増殖し、ステントに接着し、浸透し、粒子を相互に接続して新しい組織形態を形成した。

参考文献：

製造、流れ組み立て、および微鏡のあらゆる形状の粒子の透過