新型氣溶膠噴射金屬納米顆粒3D 打印技術的原理與應用
腦機能的實現(xiàn)主要依靠神經元之間電信號的傳導，因此神經信號的輸出檢測對于腦運作機制的研究以及神經系統(tǒng)疾病的診斷和治療至關重要。這一傳導過程所借助的神經電極即檢測神經信號的電極，構成了神經科學和神經工程的基石。此類電極的制備工藝、理化特征和與神經組織的界面效應尤為重要。
神經電極包括非柔性微電極（金屬微絲電極、硅基電極等）和柔性微電極（薄膜電極、柔性微絲電極等）。以“猶他陣列”為例，其是通過微機電系統(tǒng)（切割、刻蝕、光刻等技術）制備的硅電極陣列（圖1），被認為是高通道神經接口的黃金標準。但其陣列結構的間距受到切割鋸口寬度的限制，通信通道量較小以及物理尺寸的局限性，限制了其在小動物、神經或視網膜中的許多應用。
圖1左，NeuroPort® 猶他電極陣列；右，電極的臨床試驗示意圖（來源：猶他電極陣列官網、知乎（https://zhuanlan.zhihu.com/p/709589877））
3D打印電極為當前的電極設計提供了一種新的替代方案�？▋然仿〈髮W的Rahul P. Panat和Eric A. Yttri教授團隊提出的新型氣溶膠噴射金屬納米顆粒3D 打印技術，可以制造高電極密度、可定制的微電極陣列（CMU 陣列）（圖2）。
圖2 氣溶膠噴射制備微電極陣列（來源：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj4853）
Stuart F. Cogan & Timothy J. Gardner 教授團隊利用雙光子光刻和薄膜制備工藝制備的3D微電極陣列，集成在柔性PI聚酰亞胺或Parylene C薄膜上，包括一種300µm間距的16通道陣列、一種可穿透硬腦膜的仿生（蚊子針）陣列，以及一種增強表面積的多孔電極（圖3）。
圖3 雙光子3D打印制備微電極陣列（來源：https://doi.org/10.1038/s41467-023-39152-7）
硬核功能-托托科技“視覺對準+補償算法”助力駁接打印
駁接打印是指已有結構的樣品表面進行二次或多次打印，實現(xiàn)多材料、多結構的精確集成制造。以托托科技UV Litho-ACA 無掩模光刻機加工的電極線路圖為例，通過駁接打印工藝，可在預留的凹孔位置處3D打印出微針陣列（圖4/圖5）。
硬核功能-托托科技“光學實時監(jiān)控”助力（“打得出，看的見，控的準”）
針對的打印問題如下，避免無功而返
織雀®系列3D光刻設備產品亮點
神經電極包括非柔性微電極（金屬微絲電極、硅基電極等）和柔性微電極（薄膜電極、柔性微絲電極等）。以“猶他陣列”為例，其是通過微機電系統(tǒng)（切割、刻蝕、光刻等技術）制備的硅電極陣列（圖1），被認為是高通道神經接口的黃金標準。但其陣列結構的間距受到切割鋸口寬度的限制，通信通道量較小以及物理尺寸的局限性，限制了其在小動物、神經或視網膜中的許多應用。
圖1左，NeuroPort® 猶他電極陣列；右，電極的臨床試驗示意圖（來源：猶他電極陣列官網、知乎（https://zhuanlan.zhihu.com/p/709589877））3D打印電極為當前的電極設計提供了一種新的替代方案�？▋然仿〈髮W的Rahul P. Panat和Eric A. Yttri教授團隊提出的新型氣溶膠噴射金屬納米顆粒3D 打印技術，可以制造高電極密度、可定制的微電極陣列（CMU 陣列）（圖2）。
圖2 氣溶膠噴射制備微電極陣列（來源：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj4853）Stuart F. Cogan & Timothy J. Gardner 教授團隊利用雙光子光刻和薄膜制備工藝制備的3D微電極陣列，集成在柔性PI聚酰亞胺或Parylene C薄膜上，包括一種300µm間距的16通道陣列、一種可穿透硬腦膜的仿生（蚊子針）陣列，以及一種增強表面積的多孔電極（圖3）。
圖3 雙光子3D打印制備微電極陣列（來源：https://doi.org/10.1038/s41467-023-39152-7）硬核功能-托托科技“視覺對準+補償算法”助力駁接打印
駁接打印是指已有結構的樣品表面進行二次或多次打印，實現(xiàn)多材料、多結構的精確集成制造。以托托科技UV Litho-ACA 無掩模光刻機加工的電極線路圖為例，通過駁接打印工藝，可在預留的凹孔位置處3D打印出微針陣列（圖4/圖5）。
圖4 硅片表面的模擬電極線路圖
圖5 通過托托科技自研神影 Miracle Vision系列3D顯微鏡檢測的表面形貌圖
托托科技織雀®系列3D光刻設備搭配了高精度的視覺對準系統(tǒng)和補償算法，可對預設計的光刻圖形晶圓上進行對準打�。▓D示加工幅面:50*50mm2），從而打印出微針電極陣列（圖6）。其中，高精度的視覺對準系統(tǒng)可實現(xiàn)打印進程中的實時監(jiān)控，從而對打印樣件進行實時的質量監(jiān)控；自研圖像處理算法可實現(xiàn)投影圖形與待駁接版圖的精確對準。
圖6 通過駁接工藝打印的微針電極陣列SEM圖
硬核功能-托托科技“光學實時監(jiān)控”助力（“打得出，看的見，控的準”）
針對的打印問題如下，避免無功而返
- 打印件未能粘接于加工平臺上；
- 樣件特殊結構部分未打出（過曝或欠曝）；
- 不同黏度樹脂所要求的流平時間不同，流平時間設置不當而導致打印樣件層與層之間的錯位等。
織雀®系列3D光刻設備產品亮點
- 行業(yè)領先的精度，最高光學精度 1 μm
- 1 μm & 2 μm & 5 μm / 10 μm / 20 μm 多精度可選
- 速度提升 5X - 50X
- 領先的高精度樹脂、陶瓷3D光刻加工
- 精準駁接打印
