基于纳米颗粒的高分辨率激光3D打印方法

寂静回声

最近在俄罗斯的研究导致了一种新的3D打印方法的发展，该方法利用特殊的纳米颗粒实现以前认为不可能的结果，在生物打印以及电子等领域具有巨大的高分辨率潜力。该研究小组是来自俄罗斯科学院晶体学和语音科学研究中心的物理学家，研究结果在一篇题为''高分辨率三维光聚合辅助上转换纳米粒子用于快速成型应用'的论文中详细介绍，发表在“科学报告”期刊中。

许多3D打印技术，即使是更高端的先进的基于激光的系统（称为双光子平版打印技术）所遇到的常见问题是相对较慢的操作速度和较差的分辨率。当需要高水平的解决方案时，类似的技术在设计方面可能会有更复杂的工作流程和更少的灵活性，但它们通常可以在更高层次上执行，并且更快。

3D打印技术创造一个结构的逐层，逐层的艰辛过程主要是由于这种缓慢的操作和分辨率不足。俄罗斯研究人员取得的突破是创造一种用于打印材料的新型颗粒。该粒子以更复杂和更多维的方式与其他粒子相连，克服了标准双光子光刻3D打印技术带来的许多局限性。

双光子光刻3D打印技术通常涉及通过高强度激光选择性固化树脂罐以形成特定结构。树脂中的单体通过激光进行光聚合。该团队的新纳米颗粒由钠，th，镱和氟制成。它们就是所谓的上转换纳米粒子（UCNPs），由两个光子组成。当暴露在光线下时，它们会发射更多的紫外线。这种能量可以用来聚合周围的颗粒。


将这些UCNP放入固化材料意味着可以创建三维体素。靶向树脂材料中的一个点可以在3D环境的整个厚度上分配能量，从而更快速地创建所需的结构。额外的能量释放意味着使用功率低得多的近红外（NIR）激光器可以获得相同的结果，而不是以前使用的更昂贵和精密的飞秒激光器。

俄罗斯研究人员的突破提高了双光子光刻3D打印过程的速度和效率。它创建的更高分辨率体素也意味着它将更适合生物打印。然而，树脂槽中激光的浅穿透会导致打印复杂的生物结构时出现问题，而这种新的方法将使组合物内的光聚合发生得更深。

根据这项开创性研究的共同作者之一的CyrilKhaydukov表示：“这个想法可以用于生物医学目的，特别是组织工程学，通过使用各种聚合物材料代替器官和组织的受损部位。我们期望我们的技术将允许在活体组织内创建具有所需大小和性质的结构，以取代损伤。”