借力飞秒激光源3D打印，研究团队造出多材料、高分辨率的水凝胶结构

时至今日，利用现有技术制备高分辨率的多尺度、多材料三维结构，仍然是一项充满挑战的任务。在当使用机械强度较弱的水凝胶进行3D打印的时候，这一点更是尤为关键。

近日，《先进光学材料》（Advanced Optical Materials）报道了一种新的混合激光打印(HLP)技术，用于打印复杂、多尺度、多材料、微尺度分辨率的三维水凝胶结构。

这种技术利用了连续的加法交联（CLIP）和减法烧蚀（MPA）的制造模式——在以往，由于材料加工条件的不同，它们通常被认为是相互排斥的。此外值得注意的是，与目前在处理深度方面严格受限的激光写入系统相比，HLP技术可以去除3D结构内任何深度的材料。

具体来看，在原理演示过程中，来自Syracuse University的Pranav Soman团队用合成聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)水凝胶3D打印了一个嵌入立方体框架的玛雅金字塔。

他们还使用聚乙二醇凝胶和甲基丙烯酸明胶(GelMA)水凝胶，演示了嵌入微通道的现成开孔芯片的打印在生物医学科学中的潜在应用。

随后，研究人员在加法-加法模式下使用HLP技术，在几分钟内打印尺寸从厘米到微米的多尺度3D结构，随后使用该技术打印出了精细的三维、多材料、多尺度结构。

据设计示意图显示，HLP装置由飞秒激光源组成，用于加法和减法制造模式。

加法交联模式（CLIP），主要通过飞秒激光束经过二次谐波发生器（SHG）获得紫外光，然后通过数字微镜装置（DMD）空间调制而进行，类似于传统的光固化打印方式。减法烧蚀模式（MPA），通过物镜引导飞秒激光束烧蚀先前交联层内的空隙。

飞秒激光还可以通过多光子聚合（MPP）操作，以微尺度分辨率聚合3D结构。目前，加法模式可打印的最小特征尺寸为30 μm，而减法模式可以烧蚀的最小特征尺寸为3 μm。

总的来说，该团队研究人员展示了HLP技术在三种不同制造模式下的打印能力：加法/减法、加法/加法和多材料模式，可以预见HLP的打印能力可应用于更加广泛的领域。总的来说，这项工作表明，HLP的多功能性可以潜在地为光学和光电子学、生物医学科学、微流体等领域的一系列应用提供独特的机会。