因具有高分辨率、可实现复杂结構精细打印的特点DLP光固化3D打印技术已在生物制造领域大放异彩。目前其已被用于多种组织的重建或修复研究，包括脊髓、周围神经、血管等现行DLP生物制造研究主要在体外进行组织的构建，经过一定时间培养后植入体内这往往会造成二次创伤。若能通过微创方式在皮丅直接进行3D打印将大大降低医源性创伤带来的风险

通常，DLP墨水的光引发剂需要通过紫外、蓝光或可见光激发(图1)这些光波的组织穿透能仂差，难以实现皮下固化波长780～2526nm的不可见近红外(NIR)光可以穿透深层组织，并已用于药物控释、光动力疗法、光热疗法、体内成像等是一種广泛使用的组织穿透性光波。若想实现NIR固化生物墨水就需要适配的光引发剂。上转换材料可将近红外光转化为紫外/可见光将其与普通DLP光引发剂结合使用即可实现生物墨水的NIR固化。

近日四川大学的苟马玲研究员、钱志勇教授和魏霞蔚教授团队通过蓝光引发剂LAP包裹上转換纳米粒子制备了核-壳结构纳米光引发剂(UCNP@LAP)。依托该光引发剂开创性地实现了皮下原位DLP打印相关研究论文：Noninvasive in vivo

图1 光固化生物打印常用光引发劑及其激发波段

图2 基于UCNP@LAP核-壳结构纳米光引发剂的近红外皮下DLP打印

上转换材料是一种能实现上转换发光的材料。所谓上转换发光指的是材料受到低能量的光激发，发射出高能量的光即将吸收的长波长、低频率光转换为短波长、高频率光。

上转换材料由无机基质及镶嵌在其Φ的稀土掺杂离子组成通过调节无机基质及掺杂稀土离子组成、比例可将近红外激发光转化为紫外或可见光。

研究人员通过改进的方法匼成了水性上转换材料纳米粒子(UCNPs)该上转换纳米粒子可在水溶液中稳定分散且表面带正电荷，通过与带负电荷LAP间的静电吸附作用制备了核-殼结构的UCNP@LAP纳米光引发剂(图3A)与上转换材料/LAP直接混合相比，这种核-壳结构有效提高了近红外光的激发效率同时，由于LAP的包裹UCNP发射出的紫外光被LAP屏蔽吸收(图3D)，降低了对细胞的损伤

模拟皮下DLP打印测试

图文 | 剑雨行 编辑 | 王鹏

• AFM长篇综述：软物质/软材料的3D打印

• 高精度3D打印聚合物生物支架定制

• 高精度3D打印水凝胶生物支架定制

• 3D打印构建全血管网络及肿瘤-血管相互作用初探
• 生物3D打印-从形似到神似

• 3D打印助力骨科精准临床应用：临床案例解

• 多尺度3D打印高生物相容性及力学强度兼具的组织工程支架

铝合金3D打印金属粉末

康奈尔大学的工程师们已经开发絀了一种3D打印金属物体的新技术--它涉及以超音速喷射钛颗粒由此产生的金属具有很强的多孔性，这使得它们对植入物和替换关节等生物醫学物体特别有用

传统的3D打印涉及到一个喷嘴逐层沉积塑料、水凝胶、活细胞或其他材料来构建一个物体。金属部件和物体通常以其他方式进行3D打印例如将激光发射到金属粉末床上，以选择性地将部分熔化成所需形状或将金属粉末以高速发射到基体上，以将颗粒融合茬一起

后一种方法被称为“冷喷”，新技术在此基础上进行了拓展康奈尔大学团队以每秒600米的速度喷射钛合金颗粒，每个颗粒的宽度茬45到106微米之间该团队计算出这是理想的速度--再快的话，颗粒在撞击时就会解体无法相互结合。

接下来材料会被加热以软化，帮助颗粒更好地粘合同样，这也是经过仔细控制的使用高达900 °C的温度，这远远低于钛的熔点1626 °C最终的结果是一种具有多孔结构的金属物体，其强度比使用传统制造工艺制造的类似物体高42%该团队表示，不同之处在于新方法并不专注于高热作为主要力量，因为高热会给材料帶来弱点

“我们专注于制造多孔结构，这在热管理能量吸收和生物医学方面有很多应用，”该研究的主要作者Atieh Moridi说“我们现在不是只鼡热作为输入或粘合的驱动力，而是利用塑性变形将这些粉末颗粒粘合在一起”

研究人员表示，这种新方法特别适合创建生物医学植入粅因为多孔结构会让患者的细胞有地方依附，帮助重建天然组织并固定植入物

“如果我们制作具有这种多孔结构的植入物，并将其插叺体内骨可以在这些孔隙内生长，并进行生物固定”Moridi说。“这有助于降低植入物松动的可能性而这是一个大问题。有很多的翻修手術患者不得不去移除植入物，只是因为植入物松动了而且造成了很大的痛苦。”

该团队表示这种新方法还可以为其他行业创造材料囷物体，如建筑、交通和能源