瑞士團隊開創(chuàng)了緊湊的低功率激光3D打印技術(shù)
瑞士研究人員最近取得了顯著的新突破，可以為三維生物打印領(lǐng)域帶來光明的未來。他們開發(fā)了一種新的內(nèi)窺鏡SLA技術(shù)，該技術(shù)利用超細光纖來聚焦激光束，以創(chuàng)建非常小規(guī)模的結(jié)構(gòu)。這種創(chuàng)新的方法有朝一日可以用來將生物兼容的結(jié)構(gòu)直接打印到人體內(nèi)的組織中，具有修復(fù)損傷的潛力以及一系列其他關(guān)鍵應(yīng)用。
已經(jīng)存在一系列基于激光的3D微制造技術(shù)，但是大多數(shù)目前的方法依賴于復(fù)雜的激光設(shè)備，這些設(shè)備可能過于昂貴而且體積過大。這些方法利用稱為雙光子聚合的光學(xué)現(xiàn)象，而新方法利用了不同的現(xiàn)象，其中特定化學(xué)物質(zhì)的凝固僅在光強度的某一閾值以上發(fā)生。
據(jù)瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院研究小組負責(zé)人Paul Delrot介紹：“我們集團擁有通過光纖操作和成形光的專業(yè)技術(shù)，使我們認(rèn)為微結(jié)構(gòu)可以用緊湊的系統(tǒng)打印，另外，使系統(tǒng)更實惠，我們利用了非線性劑量響應(yīng)的光聚合物，這可以用簡單的連續(xù)波激光器工作，所以不需要昂貴的脈沖激光器。"
團隊使用的相對便宜的連續(xù)激光束發(fā)射波長為488納米的光。這是在可見光范圍內(nèi)，對人體細胞比其他類型的激光更安全。他們通過一根微小的光纖將光束聚焦，使光敏液體的液滴的特定區(qū)域有針對性地固化。這與立體平版打印3D打印方法類似，但規(guī)模要小得多。所用的光聚合物是由一種有機聚合物前體與一種光引發(fā)劑結(jié)合而成的，它是由化學(xué)品制成的，這種化學(xué)品價格適中，易于購得。
在微制造過程之前對激光設(shè)備進行校準(zhǔn)，使得聚焦光線而不必移動光纖。在光聚合物中高度精確地形成了空心和堅實的微結(jié)構(gòu)，具有1微米的橫向（一側(cè)到另一側(cè)）打印分辨率和21.5微米的軸向（深度）打印分辨率。這種方法的成功意味著它可以很快用于研究細胞如何與動物模型中的各種微結(jié)構(gòu)相互作用，最終為人體內(nèi)窺鏡3D打印鋪平了道路。
“隨著進一步發(fā)展，我們的技術(shù)可以使內(nèi)鏡微細加工工具在手術(shù)過程中具有價值...這些工具可以用來打印微米或納米尺度的三維結(jié)構(gòu)，促進細胞的粘附和生長，以創(chuàng)建恢復(fù)受損的工程組織。”Delrot說，“與雙光子光聚合最先進的系統(tǒng)相比，我們的設(shè)備具有較粗糙的打印分辨率，但是，研究細胞相互作用是潛在的足夠的...因為我們的方法不能需要復(fù)雜的光學(xué)元件，它可以適用于目前的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。“
研究結(jié)果發(fā)表在“Optics Express”期刊上，題為“通過多模光纖的單光子三維微細加工”。這個團隊的下一個階段是在他們開拓性技術(shù)的外科實施的過程中，開發(fā)一種新的生物兼容的光聚合物化學(xué)品。他們還需要為這種材料創(chuàng)建一個緊湊的交付系統(tǒng)。另一個要求是更快的掃描速度，但是這個限制可以通過使用商用內(nèi)窺鏡而不是超薄光纖來克服，因為儀器的尺寸不一定與所有應(yīng)用相關(guān)。該團隊還需要開發(fā)一種技術(shù)來完成和后處理體內(nèi)印刷的微觀結(jié)構(gòu)，使其適合生物醫(yī)學(xué)功能。
編譯自：3ders.org
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