4D打印在新疗法领域大展拳脚

　　

研究生中心高级科学研究中心、纽约州立大学和西北大学的研究人员发明了一种4D打印机，这项技术结合了纳米光刻技术、微流控技术和有机化学技术，最终创造出了自定义复杂图案的合成表面，这些表面用途广泛，包括重建复杂的细胞表面，开发生物传感器等等。更有意义的是，这项技术可以利用不同的材料制作带图案的表面，根本不用昂贵的光掩模或者繁琐的洁净室工艺。

“这篇Nature Communications论文是一个关于大规模并行平面打印工具的演示，” 西北大学文理学院化学教授兼国际纳米技术研究所所长Chad Mirkin评价说。“这两位作者创造了一套强大的技术，该技术应该在化学、材料科学和生物界得到充分利用。”

有机化学、表面科学和纳米光刻技术的结合

“我经常被问的问题是，是否使用过这种仪器来打印特定的化学物质或制备特定的系统，” 该项目的主要研究者，美国加州大学ASRC纳米科学计划、研究生中心和Hunter学院化学系的教员Adam Braunschweig说。“我的回答是，我们已经创造了一种能够在表面上进行有机化学操作的新工具，它的使用和应用仅受限于用户的想象力和他们掌握的有机化学知识！”

这种打印方法被称为聚合物刷超曲面光刻术（ Polymer Brush Hypersurface Photolithography），它结合了微流体学、有机光化学和先进的纳米光刻技术，制备过程无需掩膜，却能够打印由精细有机物和生物物质组成的多个阵列。新系统克服了其他生物材料打印技术中存在的一些限制，使研究人员能够在单个体积元素上创建具有精确结构物质和特定化学成分的4D物体——作者称之为“超曲面光刻术（hypersurface lithography）”。

“利用光刻技术在生物分子表面上作图的局限是缺乏一种足够精密的系统来构造像细胞表面这样复杂的东西，”来自Braunschweig实验室研究生中心、纽约州立大学的博士生Daniel Valles说。“我们设想利用这个系统组装合成细胞，来复制和理解活细胞上发生的相互作用，这会极大地促进药物学等其他生物相关领域。”

研究人员使用精确的光剂量来控制每个像素上的聚合物的高度。例如这个自由女神像，微流体和光源之间协调的控制着每个像素的化学组成。

“在过去的一个世纪，高分子化学的创新一直是技术的主要驱动力，”该文章的共同作者，美国西北大学化学、材料科学与工程、生物医学工程教授Nathan Gianneschi说。“这项工作将这一创新扩展到了物体表面，我们可以制造任意高度可控的结构，同时将其推广到其它高分子化合物上。”

研究人员计划继续提高这种新型的4D打印平台的系统速度，降低像素尺寸，并开发可利用的新化学材料。

原文检索：Polymer brush hypersurface photolithography

（生物通：伍松）