3D打印新維度：控制打印過程中的聚合反應
近日，美國邁阿密大學的科學家們開發出一種方法可以控制3D打印對象指定部位的化學成分及其3D位置，可以說又為3D打印增加了一個維度。
邁阿密大學研究團隊設計的裝置可以控制光聚合混合物的3D位置和單體成分
隨著3D打印系統日益被主流社會所接受，能夠克服其當前局限性的平臺也就顯得愈來愈意義重大。理想情況下，它們應該能夠打印不同的聚合物并使其聚集在一起，獨立控制它們的位置，能夠兼容精細的有機物和生物活性材料。
而由Adam Braunschweig領導的一支邁阿密大學的研究團隊就設計出了這樣一種系統，該系統首次使用了基于溶液的模式反應（patterning reactions）。它結合了1平方厘米的平行尖端陣列、微流體和光化學聚合反應，使刷狀聚合物在玻璃表面上生長。這個工藝本身只需要幾個步驟，無需使用高能激光束就可以達到亞微米的分辨率。據中國3D打印網了解，組成該聚合反應的幾個部分——單體、光引發劑和溶劑——會流入擁有一個尖端陣列的微流控室。每個陣列大約有1.5萬個聚二甲基硅氧烷的角錐狀物以80微米的間隔排列，會使光線照到它們身上，這種光會啟動反應，在下面的表面上制作刷狀聚合物的圖案。如果要用不同的化合物成分組成相鄰的圖案，只需移動這些尖端即可。然后再將新的單體溶液引入這些微流控室，并重復這一過程。據稱，尖端位置控制著打印對象細部的位置，光照射時間決定著聚合反應的程度，也就是對象高度，而單體標識決定著化學成分。
Braunschweig認為他們的這種4D打印技術潛力巨大，在基因芯片、蛋白質陣列和刺激相應面方面都有很好的應用前景。研究團隊的最終目標是重新具有結構復雜性和化學性能的生物接口，比如大面積的細胞表面：“我們還有很長的路要走，但那是我們工作的動力。”
這項研究的論文標題為《在一個大規模并行流入式光化學微反應器里進行的4D聚合物打印優化（Optimization of 4D polymer printing within a massively parallel flow-through photochemical microreactor）》，已經被發表在了剛剛出版的《Polymer Chemistry》雜志上。
（編譯自rsc.org）
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