德國漢諾威激光中心介紹
1986年成立以來,漢諾威激光中心[Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)]一直致力于推動激光技術的發展。漢諾威激光中心 (Laser Zentrum Hannover) 是歐洲最重要的科研單位,也是推動企業開展研發和工業培訓的“助燃劑”。
在德國下薩克森經濟人力運輸部(Ministry for Economics, Labour and Transport)的支持下,LZH一直致力于激光技術領域的無償推廣應用研究。其主要任務是光電子和激光技術領域的研究、開發、咨詢、培訓和教育,研究重點是光學元件及系統、光學生產技術、生物醫學光子學。
LZH受支持的研究項目工作都是面向企業當前和未來需求。對于工業項目, LZH工作的重點是客戶的直接利益。除了各種形式的技術轉讓,LZH還以閃亮智慧的形式在商業和研究上提供了知識幫助,從而在不同分支機構間建立了一個卓越網絡。到目前為止,LZH 已經建立了 17 個衍生公司,在漢諾威區域創造了大約 500 個就業機會。科學家們在從事研究的啟動階段可以向 LZH租借房屋和實驗室進而“長出”自己的研究所,當他們需要更大的設施時,他們可以脫離 LZH束縛,在周邊建立新的研究機構。
通過這種方式,LZH建立了基礎研究、應用導向研究和產業之間的良好轉移機制。先決條件是 LZH 提供密集的區域網絡服務:與下薩克森州技術研究院的三所高校合作;參與由Quest、 Rebirth、 Hearing4all 和Remedis 構成的卓越前沿集群組織;參與不同專業研究項目(SFB)如PlanOS;與眾多著名的組織成為合作伙伴,這些都是 LZH 的突出優勢。例如,LZH 是漢諾威技術研究院的漢諾威大學的重要合作伙伴,并集成了跨學科的納米和量子工程實驗室(LNQE)和下薩克森州生物醫學工程移植研究與發展中心(NIFE)。
自然科學家和工程師之間跨學科合作形成的創新方法可以挑戰各個研究領域,包括從特殊激光系統零部件的開發到不同激光應用的工藝開發,例如用于醫療行業,及用于汽車行業的輕質結構。
2013 年,德國漢諾威激光中心(LZH)的決策層對該組織的章程作出了修改,并組建了新的領導班子。高級管理層由會員大會、監事會以及董事會組成。
漢諾威工商總會董事長 Horst Schrage博士被選為監事會主席。
負責 LZH 經營活動的董事會執行委員由科技委員Ing. Ludger Overmeyer 博士教授、Dietmar Kracht 教授以及商業執行委員 Klaus Ulbrich組成。Overmeyer教授也是漢諾威大學(LUH)運輸和自動化技術學院院長。
新組建的科學董事會及工業咨詢委員會由來自下薩克森州等地相關行業內享有聲望的科學家及高管組成。科學董事會主席 Wolfgang Ertmer 博士教授(Institut für Quantenoptik,LUH)及工業咨詢委員會主席Volker Schmidt博士(Niedersachsenmetall)(二者均兼任 LZH 董事會成員)表示,這一組織變動將為行業打造一個全面的科學與商業動態交流平臺。
兼收科學與工業之長的新領導層將確保LZH繼續堅持其以未來為導向的研發方向。
近期相關進展情況:
1、基于選擇性激光微熔融(SLμM)技術的增材制造工藝
近日成功研發出基于選擇性激光微熔融(SLμM)技術的增材制造工藝,使用鉑金、鎳鈦合金、不銹鋼等材質來制作醫療植入物。這項研究,是與德國羅斯托克大學生物醫療技術研究院共同開展的,背后受到德國聯邦教育和科研部的支持。最終,科學家通過選擇性激光微熔融技術,實現了在心臟起搏器的電極表面覆蓋鉑金鍍膜、使用鎳鈦合金制作晶體結構以及使用不銹鋼制作心臟起搏器。

SLμM技術3D打印結晶狀記憶金屬
在醫療界,人們一直試圖延長心臟起搏器的使用壽命,現在選擇性激光微熔融技術(SLμM)提供了一種可能——讓起搏器電極的表面和形態更好地適應心臟。鉑金由于有著良好的生物適應性和極佳的導電特性,成為一種理想的材料;但是在起搏器如此細微的空間中采用傳統方式進行加工和鑄造幾乎不可能。最終漢諾威激光中心的科學家,成功使用選擇性激光微熔融技術在起搏器電極表面覆蓋上的鉑銥合金,使起搏器壽命延長。

SLμM技術3D打印心臟起搏器電極
另外,鎳鈦合金有很好的形狀記憶特性,LZH科學家使用SLμM技術,在90微米的精度下制作出了鎳鈦合金晶體結構。并且這種結構,仍然保持了良好的形狀記憶特性。

SLμM技術3D打印血管支架
最后,不銹鋼材質的血管支架也被制作出來,一種封閉的細胞狀結構用在這種支架上。德國漢諾威激光中心(LZH)聚焦于激光技術研究,致力推廣激光技術在下一代植入醫療和增材制造交叉學科上的應用。
2、激光打印人體活細胞
德國研究人員已經采用激光正向傳輸方法打印活體細胞。該方法為組織形成提供了足夠的分辨率和細胞密度。事實證明,該技術使得利用活體細胞產生三維細胞構建成為可能,從而能夠免去化學品,藥品和化妝品的動物試驗。最終,這種方法還有望制造用與移植的具有完整功能的器官。
德國漢諾威激光中心的研究人員,在載玻片或透明色帶上鍍膜層,激光吸收材料和生物材料各一層,通常為具有嵌入細胞的水凝膠(見圖1)。載玻片倒置安裝,研究人員將波長為1064nm脈寬10ns的激光導入玻片,再進入吸收層,焦點處的吸收層將蒸發。蒸發壓力推動下層生物材料向前,以液滴狀沉積在玻片下面一處表面上。通過移動玻片和激光束,可以逐層打印所需要的任意2D或3D圖形。
該過程不會損害細胞或影響干細胞的分化行為或潛力,事實上圖案中所打印的干細胞,會在圖案中分化成不同組織類型(見圖2)。同時,該團隊觀察到脂肪干細胞向血管內皮細胞定向遷移,以及它們在建立血管時的相互作用。
為了形成3D皮膚組織結構,該團隊逐層打印了纖維細胞和角化細胞。通過可視化細化細胞間連接并驗證它們的功能。打印的皮膚構造植入小鼠中,展示出血管的內向生長,以及表皮角化細胞的分化。接下來,該團隊將打印細菌和微生物。