人類對(duì)大腦的探索服務，從來(lái)都是一場(chǎng)“黑箱"里的歷險(xiǎn)。我們能看到人的行為能力和水平，卻難以真正理解其背后電信號(hào)的流動(dòng)和神經(jīng)元的互動(dòng)邏輯覆蓋。神經(jīng)科學(xué)，正是試圖揭開(kāi)這個(gè)謎團(tuán)的前沿學(xué)科研究。它研究記憶高效、情緒、疼痛提高、意識(shí)的起源機構，也探索阿爾茨海默癥、帕金森病交流、抑郁癥等神經(jīng)疾病的成因和治療路徑基礎。

但正因?yàn)檠芯繉?duì)象極其復(fù)雜，神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展長(zhǎng)期以來(lái)常常受制于一個(gè)“做不出"的技術(shù)瓶頸形勢，例如實踐者，科學(xué)家們能想象神經(jīng)通路的構(gòu)造，但卻難以“制造"與其尺度約定管轄、形態(tài)和功能匹配的實(shí)驗(yàn)工具與模型數據。這，正是微納制造技術(shù)開(kāi)始進(jìn)入神經(jīng)科學(xué)視野的關(guān)鍵所在發揮。

為什么神經(jīng)科學(xué)需要“更小"的制造能力顯著？

傳統(tǒng)制造工藝，比如車削開放以來、銑削占、注塑等，往往擅長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)化加工提供了有力支撐，高精度則常需要依賴后處理技術(shù)激發創作，時(shí)間周期長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高意見征詢。但神經(jīng)科學(xué)研究的對(duì)象提升，如神經(jīng)元、突觸的必然要求、髓鞘等研究成果，往往尺度只有微米級(jí)甚至更小，需要高精度定制化生產(chǎn)完善好。傳統(tǒng)機(jī)械加工試圖在這一尺度下構(gòu)建實(shí)驗(yàn)裝置大面積、導(dǎo)管、植入器件問題分析，就像是拿斧子雕花培養，力不從心。

此外更加完善，大腦內(nèi)部結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜形式、柔軟、曲折支撐作用，研究者常需要構(gòu)建帶有微溝槽日漸深入、中空、柔性支架的三維結(jié)構(gòu)模型同時，這種復(fù)雜互動式宣講、非標(biāo)準(zhǔn)、高度定制的制造需求設計標準，更是傳統(tǒng)工藝難以勝任的開展。而摩方精密所代表的微納3D打印技術(shù)，正在讓這一切成為可能發揮重要帶動作用。

圖：科研客戶用摩方設(shè)備制作的精細(xì)結(jié)構(gòu)器件意向。

微米級(jí)制造能力如何助力神經(jīng)科學(xué)？

微納3D打印的本質(zhì)是一種“增材制造"重要方式，不再是從一整塊材料中通過(guò)減材的方式切削出想要的形狀開展面對面，而是通過(guò)光固化、堆層等方式非常重要，一層層構(gòu)建起精密器件及結(jié)構(gòu)進一步提升。摩方創(chuàng)新的PμSL（面投影微立體光刻）技術(shù)，具備2微米級(jí)光學(xué)精度營造一處，且公差控制在±10微米改革創新，這在全球范圍內(nèi)也屬于極少。

更重要的是取得顯著成效，這種制造方式具有很高的靈活性新模式。科研人員可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要不容忽視，自由設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組織了，無(wú)需為模具成本或結(jié)構(gòu)復(fù)雜性發(fā)愁服務體系，能夠快速推動(dòng)原型制作和測(cè)試迭代。這種“想得到就能造出來(lái)"的能力搶抓機遇，正在為神經(jīng)科學(xué)打開(kāi)新的實(shí)驗(yàn)可能分析，以下幾個(gè)是已經(jīng)發(fā)生的真實(shí)案例。

• 案例一：英國(guó)與新加坡團(tuán)隊(duì)探索神經(jīng)再生路徑

曼徹斯特大學(xué)與南洋理工大學(xué)的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)全面闡釋，長(zhǎng)期致力于解決“神經(jīng)斷裂后如何重建"這一醫(yī)學(xué)難題非常激烈。傳統(tǒng)做法是自體神經(jīng)移植，但供體有限引人註目、創(chuàng)傷大領域，成功率并不高。

研究人員提出好宣講，要引導(dǎo)神經(jīng)元沿正確路徑再生註入新的動力，就需要在導(dǎo)管內(nèi)部設(shè)計(jì)出微米級(jí)的溝槽結(jié)構(gòu)，模擬人體天然神經(jīng)束的拓?fù)涮卣?，以誘導(dǎo)細(xì)胞定向生長(zhǎng)去完善。但這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸極小新品技，受限于制造精度的不足和成本的不可控範圍，傳統(tǒng)模具加工難以高效經(jīng)濟(jì)地制造。

他們最終采用了摩方的PµSL 3D打印技術(shù)紮實做，制造出帶有10–30微米溝槽結(jié)構(gòu)的精密母模空間廣闊，再通過(guò)PDMS翻模和聚合物澆鑄工藝，制備出高質(zhì)量的可植入神經(jīng)引導(dǎo)導(dǎo)管提供深度撮合服務。這一創(chuàng)新將神經(jīng)導(dǎo)管的設(shè)計(jì)從“單一腔道"升級(jí)為“仿生多級(jí)拓?fù)?服務品質， 實(shí)驗(yàn)顯示，這種導(dǎo)管組成部分，顯著提高了神經(jīng)細(xì)胞的有序生長(zhǎng)能力影響，為周圍神經(jīng)損傷的精準(zhǔn)治療提供了新思路。摩方的微納3D打印技術(shù)大幅降低了此次科研研究的成本與復(fù)雜度的過程中。曼徹斯特大學(xué)Hexin Yue博士指出發展契機，“摩方的這套nanoArch® S130（精度：2μm）3D打印系統(tǒng)已經(jīng)成為我們科研攻關(guān)的重要支撐。"

圖. (a) 3D打印模具顯微鏡圖（比例尺：50μm）促進進步； (b) PDMS模具顯微鏡圖（比例尺：50μm）發力。(c) 3 wt. % PCL和PCL/PLA薄膜的SEM圖像，不同凹槽結(jié)構(gòu)：10/10/10µm迎來新的篇章，20/20/10µm共創美好，25/25/10µm和30/30/10µm（比例尺：50μm，插入圖像比例尺：1μm）。(d)軋制和密封的PCL-10 NGC管覆蓋範圍，顯示(i)管內(nèi)微槽形貌的(i)側(cè)視圖優化程度、（ii）俯視圖和掃描電鏡照片，以及（iv）膜重疊和密封劑的位置（比例尺：500μm）奮勇向前。

• 案例二：美國(guó)冷泉港實(shí)驗(yàn)室的多點(diǎn)光纖植入研究

冷泉港實(shí)驗(yàn)室是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的“圣地"取得明顯成效。研究人員Leonardo Ramirez及其團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行大腦獎(jiǎng)賞機(jī)制和疼痛反應(yīng)研究時(shí)，需要將多根光纖植入實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的大腦多個(gè)區(qū)域數據。但這類裝置需要在極小空間中同時(shí)保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、輕量化和精準(zhǔn)定位發揮，常規(guī)機(jī)械加工制造遇到了重大挑戰(zhàn)顯著。

摩方團(tuán)隊(duì)與其合作，采用面投影微立體光刻（PμSL）3D打印技術(shù)開放以來，為其制造了一個(gè)內(nèi)置240微米通道系統(tǒng)的“光學(xué)驅(qū)動(dòng)裝置"性能。該設(shè)備在2微米精度3D打印設(shè)備下打印完成，可同時(shí)容納6組200微米光纖綜合運用，誤差極小且?guī)缀鯚o(wú)變形供給，不僅顯著縮短植入手術(shù)和麻醉暴露時(shí)長(zhǎng)、保證了實(shí)驗(yàn)成功率實事求是，同時(shí)在不影響實(shí)驗(yàn)動(dòng)物健康的前提下進行探討，實(shí)現(xiàn)每日手術(shù)量的高效提升。

研究者評(píng)價(jià)：“摩方的響應(yīng)速度和技術(shù)精度超出預(yù)期服務水平，是我們團(tuán)隊(duì)開(kāi)展高頻率植入實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵保障最新。"

圖：3D打印的光學(xué)驅(qū)動(dòng)器。

• 腦機(jī)接口：一個(gè)更廣的場(chǎng)景

腦機(jī)接口技術(shù)是指通過(guò)在人腦神經(jīng)與電子或者機(jī)械設(shè)備間建立直接連接通路處理方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)和外部設(shè)備間信息交互與功能整合的技術(shù)重要作用。這里面涉及到電信號(hào)的電極、神經(jīng)接口芯片習慣、信號(hào)解碼等一系列前沿技術(shù)充足。隨著近年來(lái)腦機(jī)接口的快速發(fā)展，對(duì)于可植入電極的需求也同步增長(zhǎng)的積極性。這些電極不僅要小綠色化發展，還要柔軟、生物相容性好不久前，并能長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作左右。比如一種叫μECoG的微型皮層電極，就需要用微米級(jí)別的金屬針腳綜合措施，陣列間距控制在幾十微米以內(nèi)可靠保障。

摩方與瑞士Exaddon AG展開(kāi)長(zhǎng)期戰(zhàn)略合作，引進(jìn)其μAM（微納金屬打釉O計標準。┘夹g(shù)開展，共同推廣應(yīng)用于腦機(jī)接口互動互補、人工智能等領(lǐng)域的微結(jié)構(gòu)打印解決方案。這些高精度金屬微柱意向、電極針腳意料之外，已經(jīng)被用于前沿科研項(xiàng)目，為未來(lái)人腦與外部世界的高帶寬連接打下基礎(chǔ)形式。

微納制造的價(jià)值置之不顧，不止于神經(jīng)科學(xué)

截至目前，全球已有40個(gè)國(guó)家和地區(qū)的800多家科研機(jī)構(gòu)引入了摩方精密的設(shè)備與技術(shù)足了準備，他們的研究方向分布在神經(jīng)科學(xué)合作關系、生命科學(xué)、微流控深刻內涵、新材料傳遞、航空航天、無(wú)線通訊深入闡釋、微電子相關性、人工智能、新能源等前沿領(lǐng)域物聯與互聯。從國(guó)內(nèi)的清華穩定、北大到海外高校MIT、東京大學(xué)等供給，從工業(yè)企業(yè)到初創(chuàng)實(shí)驗(yàn)室效高化，這項(xiàng)中國(guó)原創(chuàng)技術(shù)正走入全球科學(xué)家的工作臺(tái)。

但摩方的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域遠(yuǎn)不止于科研投入力度。據(jù)統(tǒng)計(jì)創造，已經(jīng)有來(lái)自全球的1800多家工業(yè)企業(yè)引入摩方技術(shù)進(jìn)入其產(chǎn)線。得益于此貢獻法治，在與科研共進(jìn)的同時(shí)設備製造，摩方也在努力推動(dòng)科學(xué)成果向產(chǎn)業(yè)落地的過(guò)程。以牙齒貼面為例攻堅克難，傳統(tǒng)貼面需要打磨健康牙體管理，用戶接受門檻高。摩方結(jié)合3D打印的精度優(yōu)勢(shì)雙向互動，開(kāi)發(fā)出“超薄型免磨牙貼面"效率和安，厚度降至100微米以下，厚度僅40微米品牌，已經(jīng)在多個(gè)城市實(shí)現(xiàn)商用落地深入開展。這是微納制造技術(shù)從“實(shí)驗(yàn)室的工具"走向“改變生活方式"的一次跨越，展現(xiàn)出微納技術(shù)向產(chǎn)業(yè)端延伸的強(qiáng)大潛力。

神經(jīng)科學(xué)的每一次突破技術的開發，都意味著我們對(duì)“人"的理解更進(jìn)一步研究與應用。而支持這些突破的，除了需要生物學(xué)的發(fā)展更高效，還需要腦電圖積極影響、成像儀這樣的“顯性設(shè)備"，更有像摩方微納3D打印這樣的隱形力量緊密協作。它不是前臺(tái)演員越來越重要，卻在幕后，穩(wěn)穩(wěn)撐起科學(xué)家手中那個(gè)微觀世界的構(gòu)想發揮重要作用。

隨著以摩方為代表的微納制造技術(shù)不斷向科研和產(chǎn)業(yè)滲透醒悟，不僅科研人員、工程師去突破、醫(yī)生，甚至越來(lái)越多的普通人達到，都在從微納制造中受益智能設備。而摩方，正是在這條路上蓬勃發展，腳踏實(shí)地地前行特點。