瑞士團隊開(kāi)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(zhù)的新突破，可以為三維生物打印領(lǐng)域帶來(lái)光明的未來(lái)。他們開(kāi)發(fā)了一種新的內窺鏡SLA技術(shù)，該技術(shù)利用超細光纖來(lái)聚焦激光束，以創(chuàng )建非常小規模的結構。這種創(chuàng )新的方法有朝一日可以用來(lái)將生物兼容的結構直接打印到人體內的組織中，具有修復損傷的潛力以及一系列其他關(guān)鍵應用。
已經(jīng)存在一系列基于激光的3D微制造技術(shù)，但是大多數目前的方法依賴(lài)于復雜的激光設備，這些設備可能過(guò)于昂貴而且體積過(guò)大。這些方法利用稱(chēng)為雙光子聚合的光學(xué)現象，而新方法利用了不同的現象，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。
據瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院研究小組負責人Paul Delrot介紹：“我們集團擁有通過(guò)光纖操作和成形光的專(zhuān)業(yè)技術(shù)，使我們認為微結構可以用緊湊的系統打印，另外，使系統更實(shí)惠，我們利用了非線(xiàn)性劑量響應的光聚合物，這可以用簡(jiǎn)單的連續波激光器工作，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激光束發(fā)射波長(cháng)為488納米的光。這是在可見(jiàn)光范圍內，對人體細胞比其他類(lèi)型的激光更安全。他們通過(guò)一根微小的光纖將光束聚焦，使光敏液體的液滴的特定區域有針對性地固化。這與立體平版打印3D打印方法類(lèi)似，但規模要小得多。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)劑結合而成的，它是由化學(xué)品制成的，這種化學(xué)品價(jià)格適中，易于購得。
在微制造過(guò)程之前對激光設備進(jìn)行校準，使得聚焦光線(xiàn)而不必移動(dòng)光纖。在光聚合物中高度精確地形成了空心和堅實(shí)的微結構，具有1微米的橫向（一側到另一側）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(zhù)它可以很快用于研究細胞如何與動(dòng)物模型中的各種微結構相互作用，最終為人體內窺鏡3D打印鋪平了道路。
“隨著(zhù)進(jìn)一步發(fā)展，我們的技術(shù)可以使內鏡微細加工工具在手術(shù)過(guò)程中具有價(jià)值...這些工具可以用來(lái)打印微米或納米尺度的三維結構，促進(jìn)細胞的粘附和生長(cháng)，以創(chuàng )建恢復受損的工程組織。”Delrot說(shuō)，“與雙光子光聚合最先進(jìn)的系統相比，我們的設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雜的光學(xué)元件，它可以適用于目前的內窺鏡系統。“
研究結果發(fā)表在“Optics Express”期刊上，題為“通過(guò)多模光纖的單光子三維微細加工”。這個(gè)團隊的下一個(gè)階段是在他們開(kāi)拓性技術(shù)的外科實(shí)施的過(guò)程中，開(kāi)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(gè)緊湊的交付系統。另一個(gè)要求是更快的掃描速度，但是這個(gè)限制可以通過(guò)使用商用內窺鏡而不是超薄光纖來(lái)克服，因為儀器的尺寸不一定與所有應用相關(guān)。該團隊還需要開(kāi)發(fā)一種技術(shù)來(lái)完成和后處理體內印刷的微觀(guān)結構，使其適合生物醫學(xué)功能。
編譯自：3ders.org
編譯自：3ders.org
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