近日，加州大學洛杉磯分校（UCLA）的生物工程師團隊開發(fā)出了一種新型的3D打印技術，該技術可以制造出比人類的頭發(fā)絲寬度還小的復雜微觀對象。研究團隊將該技術命名為瞬態(tài)光學液體成型（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現(xiàn)。據(jù)認為該技術在生物醫(yī)學和各種工業(yè)領域具有很好的應用前景。

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)建出非常復雜的形狀和結構，但是在如此小的尺度（小于1毫米）上實現(xiàn)還是頭一次。使用一系列的微流控和光學技術，UCLA的科學家們能夠制造出100-500微米大小的對象，其細部特征甚至能夠達到10-15微米。

關于該項研究的論文已經被發(fā)表在了《Advanced Materials》雜志上，其作者——來自UCLA Henry Samueli工程和應用科學學院的Chueh-Yu Wu, Keegan Owsley and Dino Di Carlo將他們的技術描述為一種“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合在一起?；旧线@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（可免費下載）來預測柱子的位置和順序會產生什么樣的形狀變化。通過突然停止材料的流動，他們就可以使用紫外線將預先定義好的圖案“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照射。“這就像我們通過一個模具擠面團做面條，在這里該模具是液態(tài)的，然后再用另外一個模具——帶圖案的紫外光——把面團一片片成型。”Chueh-Yu Wu解釋說。

用于慣性流的合理設計的一種計算機輔助設計（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能夠導致什么樣的結果有一點概念，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：“這項技術有這么多潛在的可能性——從這個意義上說，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)涂料或具有獨特光反應性能的涂料等。研究人員也證實，到目前為止，他們已經用該技術生成了用有機材料組成的對象（可用于生物醫(yī)學應用）以及可通過磁性精確控制其運動的粒子（工業(yè)用）。

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