近日，加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的生物工程師團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一種新型的3D打印技術(shù)，該技術(shù)可以制造出比人類的頭發(fā)絲寬度還小的復(fù)雜微觀對象。研究團(tuán)隊(duì)將該技術(shù)命名為瞬態(tài)光學(xué)液體成型（Optical Transient Liquid Modeling），它主要依靠照射圖案的紫外光、液態(tài)光敏聚合物材料和一款自定義軟件來實(shí)現(xiàn)。據(jù)認(rèn)為該技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)和各種工業(yè)領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。

約500微米長的3D打印微粒

盡管傳統(tǒng)的3D打印方法也可以創(chuàng)建出非常復(fù)雜的形狀和結(jié)構(gòu)，但是在如此小的尺度（小于1毫米）上實(shí)現(xiàn)還是頭一次。使用一系列的微流控和光學(xué)技術(shù)，UCLA的科學(xué)家們能夠制造出100-500微米大小的對象，其細(xì)部特征甚至能夠達(dá)到10-15微米。

關(guān)于該項(xiàng)研究的論文已經(jīng)被發(fā)表在了《Advanced Materials》雜志上，其作者——來自UCLA Henry Samueli工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的Chueh-Yu Wu, Keegan Owsley and Dino Di Carlo將他們的技術(shù)描述為一種“新的制作方法......，在這里一種2D光圖案照射一種光聚合物前體流使其沿著流動(dòng)軸成型。”從根本上說，這里有兩種同類型的流體：一種作為前體物質(zhì)的液體聚合物和一種針對該聚合物流的流體模——通過一系列的小柱子結(jié)合在一起。基本上這些柱子的排列確定了兩種液體流將如何混合和交織在一起。

接下來，研究人員用CAD uFlow 軟件（可免費(fèi)下載）來預(yù)測柱子的位置和順序會產(chǎn)生什么樣的形狀變化。通過突然停止材料的流動(dòng)，他們就可以使用紫外線將預(yù)先定義好的圖案“切片”照射到前體流上。這意味著對象基于該前體流的第一次成型，然后紫外光如此反復(fù)照射。“這就像我們通過一個(gè)模具擠面團(tuán)做面條，在這里該模具是液態(tài)的，然后再用另外一個(gè)模具——帶圖案的紫外光——把面團(tuán)一片片成型。”Chueh-Yu Wu解釋說。

用于慣性流的合理設(shè)計(jì)的一種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）工具

"我們知道形狀往往決定了材料的功能，所以盡管我們對于這一技術(shù)能夠?qū)е率裁礃拥慕Y(jié)果有一點(diǎn)概念，但是其能夠根據(jù)要求定制3D微粒的基本能力可以用于很多我們根本想象不到的方面。”UCLA生物工程教授與該研究的首席研究員Di Carlo說：“這項(xiàng)技術(shù)有這么多潛在的可能性——從這個(gè)意義上說，這是非常令人興奮的。”

據(jù)了解，目前研究人員們想到的一些可能的應(yīng)用包括定制可自組裝的生物材料以幫助組織再生，或者開發(fā)新的工業(yè)涂料或具有獨(dú)特光反應(yīng)性能的涂料等。研究人員也證實(shí)，到目前為止，他們已經(jīng)用該技術(shù)生成了用有機(jī)材料組成的對象（可用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用）以及可通過磁性精確控制其運(yùn)動(dòng)的粒子（工業(yè)用）。

該研究論文的標(biāo)題為《基于軟件快速設(shè)計(jì)并光學(xué)瞬變液體成型微型顆粒（“Rapid Software-based Design and Optical Transient Liquid Molding of Microparticles）》，該項(xiàng)研究得到了美國國家自然科學(xué)基金的部分資助。