俄羅斯科學(xué)家開發(fā)出基于納米顆粒的高分辨率激光3D打印方法

最近在俄羅斯的研究導(dǎo)致了一種新的3D打印方法的發(fā)展，該方法利用特殊的納米顆粒實(shí)現(xiàn)以前認(rèn)為不可能的結(jié)果，在生物打印以及電子等領(lǐng)域具有巨大的高分辨率潛力。該研究小組是來自俄羅斯科學(xué)院晶體學(xué)和語音科學(xué)研究中心的物理學(xué)家，研究結(jié)果在一篇題為''高分辨率三維光聚合輔助上轉(zhuǎn)換納米粒子用于快速成型應(yīng)用'的論文中詳細(xì)介紹，發(fā)表在“科學(xué)報告”期刊中。

許多3D打印技術(shù)，即使是更高端的先進(jìn)的基于激光的系統(tǒng)（稱為雙光子平版打印技術(shù)）所遇到的常見問題是相對較慢的操作速度和較差的分辨率。當(dāng)需要高水平的解決方案時，類似的技術(shù)在設(shè)計(jì)方面可能會有更復(fù)雜的工作流程和更少的靈活性，但它們通�？梢栽诟�高層次上執(zhí)行，并且更快。

3D打印技術(shù)創(chuàng)造一個結(jié)構(gòu)的逐層，逐層的艱辛過程主要是由于這種緩慢的操作和分辨率不足。俄羅斯研究人員取得的突破是創(chuàng)造一種用于打印材料的新型顆粒。該粒子以更復(fù)雜和更多維的方式與其他粒子相連，克服了標(biāo)準(zhǔn)雙光子光刻3D打印技術(shù)帶來的許多局限性。

雙光子光刻3D打印技術(shù)通常涉及通過高強(qiáng)度激光選擇性固化樹脂罐以形成特定結(jié)構(gòu)。樹脂中的單體通過激光進(jìn)行光聚合。該團(tuán)隊(duì)的新納米顆粒由鈉，th，鐿和氟制成。它們就是所謂的上轉(zhuǎn)換納米粒子（UCNPs），由兩個光子組成。當(dāng)暴露在光線下時，它們會發(fā)射更多的紫外線。這種能量可以用來聚合周圍的顆粒。

將這些UCNP放入固化材料意味著可以創(chuàng)建三維體素。靶向樹脂材料中的一個點(diǎn)可以在3D環(huán)境的整個厚度上分配能量，從而更快速地創(chuàng)建所需的結(jié)構(gòu)。額外的能量釋放意味著使用功率低得多的近紅外（NIR）激光器可以獲得相同的結(jié)果，而不是以前使用的更昂貴和精密的飛秒激光器。

俄羅斯研究人員的突破提高了雙光子光刻3D打印過程的速度和效率。它創(chuàng)建的更高分辨率體素也意味著它將更適合生物打印。然而，樹脂槽中激光的淺穿透會導(dǎo)致打印復(fù)雜的生物結(jié)構(gòu)時出現(xiàn)問題，而這種新的方法將使組合物內(nèi)的光聚合發(fā)生得更深。

根據(jù)這項(xiàng)開創(chuàng)性研究的共同作者之一Cyril Khaydukov說：“這個想法可以用于生物醫(yī)學(xué)目的，特別是組織工程學(xué)，通過使用各種聚合物材料代替器官和組織的受損部位。我們期望我們的技術(shù)將允許在活體組織內(nèi)創(chuàng)建具有所需大小和性質(zhì)的結(jié)構(gòu)，以取代損傷�！�

來源：3D打印智造網(wǎng)