新型3D打印设备可大规模生产纳米粒子

材料牛注：纳米材料的研究进展得如火如荼，但是想要制备出理想的纳米材料却并没有那么容易。目前，南加州大学的研究人员找到了一种新的方法来大规模生产纳米粒子，该研究成果已发表在Nature Communications上。

纳米颗粒——比头发丝直径还要小100000倍的粒子，从药物缓释剂到汽车尾气处理催化剂再到高清电视，都有可以看见纳米颗粒的身影。由于其具有很大的相对表面积这一“特殊属性”，使得它们成为工业和科学研究的“宠儿”。

但是制备纳米颗粒却是一件费钱又伤神的事。例如，金纳米粒子，它们很容易穿过细胞膜，但不造成任何的伤害，相比于大多数穿透细胞膜的异物的会伤害或杀死细胞而言，这是非常独特的性质！它们可以穿过细胞膜，把药物快速运送到病灶，甚至给肿瘤细胞致命剂量的辐射。然而,一毫克的金纳米粒子目前成本约为80美元,即每克价格为80000美元,而1克纯金价格才大约50美元。

目前，制造纳米粒子的关键在于实验室里将化学药品在烧杯烧瓶里搅拌的技术人员。

针对于此，南加州大学的研究人员发明了一种制造纳米粒子的新方法，这将改变原先艰苦的制备过程，将一件的苦差事变成一条大规模、自动化的生产线。该研究团队由Noah Malmstadt以及Richard Brutchey领导，其研究成果已经发表在Nature Communications上。

与传统的方法不同，Brutchey和Malmstadt的新方法利用微流体技术，即在极狭小的通道中控制流体的微小液滴的技术。

该研究团队先采用3D打印技术打印出一些直径为250微米的导管，他们认为这是最小的全封闭的3D打印导管。250微米什么概念呢？举个例子吧，一粒尘埃的平均直径是50微米。“为了能够得到大规模成品，我们必须做的很小。”Brutchey说道。

研究人员用四个导管建立一个平行并排的网络结构，将两种不相容的液体(比如油和水)倒在管内进行混合。当两种流体流向出口时，科研人员挤压出极小的液滴。每滴液滴都担任着微型反应器的角色，以利于原材料的混合以及纳米粒子的生成。每一个微流控管可以创造数以百万计的完全相同的液滴，来执行同样的“任务”。

在早前，研究人员就设想过类似的系统，但其一直未能大规模投入生产，这是因为平行并排的结构意味着，如果一个管堵塞了，它会导致连锁反应，使其周围导管压强增大，从而毁掉整个系统。

而Brutchey和Malmstadt绕过了这个问题，他们通过改变管的形状,改善管与管之间的连接点，使液滴能够以相同的大小产生，而且系统不受压力变化的影响。

该项研究成果是由Malmstadt和 Brutchy与南加州大学维特比工学院的Malancha Gupta以及该校研究生Carson Riche和Emily Roberts共同合作研究的。

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感谢材料人素材组赵丹供稿