绿色光固化3D打印技术构建复杂晶格结构水凝胶的创新研究及其在生物医学中的应用

这篇综述创新性地提出了一种基于514 nm绿色数字光处理(gDLP)的可见光3D打印系统，通过开发PEGDA700/丙烯酰胺(AAm)水凝胶配方和优化Eosin Y型光引发体系，实现了50 μm高分辨率和0.3 mm精细特征的生物相容性水凝胶打印。研究建立了完整的DLP打印优化流程，解决了传统UV固化系统的细胞毒性、穿透深度限制等问题，为组织工程和活体材料打印提供了新范式。

　　

绿色光固化3D打印技术突破

引言
可见光固化技术正在重塑增材制造(AM)领域。传统UV固化系统因光毒性、穿透深度有限等问题制约着生物应用，而绿色光数字光处理(gDLP)技术通过514 nm LED光源和新型光引发体系，为水凝胶打印开辟了新路径。

实验方法创新
研究团队改造商用DLP打印机，集成绿色LED阵列，开发出包含PEGDA₇₀₀/AAm双网络、Eosin Y/TEA/NVP光引发系统的水凝胶配方。通过优化曝光时间（底层90s/正常层60s）、层厚50μm等参数，建立了从配方开发到打印验证的完整工作流程。

材料性能突破
两种光敏树脂表现出显著差异：含15% AAm的gDLP_PEGDA/AA配方展现出39.52%的溶胀率和增强的机械强度，压缩测试显示其抗压能力显著高于纯PEGDA配方。SEM显示AAm的加入增强了层间结合，而冻干后纯PEGDA样品出现层分离现象。

精密制造能力
系统成功打印出包含1mm通道的7支柱晶格立方体，最小实现300μm特征尺寸。ASTM标准测试显示水凝胶特有的尺寸偏差规律：线性测试件呈现-10%的收缩率，而分辨率测试中0.37mm孔径对应设计值0.5mm，揭示了水基材料特有的过固化现象。

生物医学应用潜力
该技术克服了挤出式(MEX)打印在分辨率和剪切应力方面的局限，通过无接触的光聚合方式保持细胞活性。打印的血管化结构溶胀后仍保持完整，其可调的机械性能（0.1-1.5MPa）和亲水性为组织支架、微生物载体等应用提供了新可能。

未来展望
研究指出需开发更高效的光引发系统和光学硬件以缩短曝光时间。绿色光VPP技术因其生物安全性，在活细胞打印、原位组织工程等领域展现出独特优势，为个性化医疗和可持续材料开发提供了创新平台。