供稿人:连芩 顾恒 发布日期：2018-07-17
近日，来自俄罗斯科学院“晶体与光子学研究中心”的研究人员通过向光敏聚合物中添加上转换发光纳米材料（Upconversion luminescent nanomaterials），基于改进的双光子光刻的3D打印技术（原理如图1所示），实现了高效、高分辨率的打印，有望在生物标记，药物输送及电子元件制造领域得到应用。
图 1 设备原理图
与大多数激光3D打印技术不同，双光子光刻打印技术的分辨率受3D打印机激光点的尺寸限制较小，具有很高的精度。但由于光源仪器（飞秒激光器）昂贵，逐点固化工艺耗时等缺点难以同时兼顾精度和速度。
图 2 上转换发光材料示意图（左）和SEM图像（右）
为了保留双光子聚合工艺高精度的优势并解决打印耗时的问题，俄罗斯科学家想到了向光敏树脂混合物中添加上转换发光纳米材料的方法。这种材料在接受近红外光照射时，又可以发出紫外光，每一个聚合单体都为周围的单体提供能量（如图2所示）。这样使用低功率的光源就能加快聚合速度，还能在不同单体之间形成更复杂的连接方式；同时由于较小的光源吸收率和较少的散射，加大了光在材料中的穿透深度。该过程的成功在于利用相对低强度的近红外光源让高分辨率的光固化过程发生在树脂槽深处，这使该技术具有在生物组织内进行3D打印的潜力。
图 3 3D打印空心管结构俯视图
研究人员将利用这项3D打印技术，继续探索液态光敏聚合物在特定的深度更高精度的成型，希望与药物控释结合起来，成为新的治疗方式。