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  自從1997年微觀3D打印的概念提出以來，該領(lǐng)域就一直在不斷地克服著自己的極限：速度更快，產(chǎn)量更高，尺寸更小，分辨率更高。微觀3D打印的核心原理就是在激光光束的焦點上將光敏物質(zhì)進行聚合反應(yīng)，基于此，理論上任何毫米級以下的器件都可以制造。事實上，通過微觀3D打印的材料與器件的確帶給了我們不一樣的東西，下面，筆者通過兩個范例進行講解與說明。

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   更輕、更強，這一直以來都是人們對于高性能材料的追求。工程泡沫或許很輕，但與常規(guī)的材料相比強度明顯不夠，原因在于其微觀結(jié)構(gòu)太過無規(guī)。而一些輕質(zhì)的天然材料，比如骨頭，其層次分明的微觀單元結(jié)構(gòu)賦予其特殊的強度。受此啟發(fā)2014年德國Karlsruhe Institute of  Technology 的Jens Bauer在知名期刊《PNAS》上撰文，聲稱該課題組利用微觀3D打印技術(shù)，設(shè)計出一些微型骨架材料，這些結(jié)構(gòu)由陶瓷-聚合物復(fù)合物構(gòu)成，總體密度比水還要小（低于1000kg/m3）。這些微型材料骨架的強度相對于質(zhì)量的比例甚至超過了所有的工程材料。

   （說明：圖中第一排為電腦輔助設(shè)計的模型。第二排為3D打印出的材料骨架結(jié)構(gòu)的電鏡圖像。黑色標尺的長度為10微米。）

   在隨后的單軸壓縮試驗中，不同的骨架細節(jié)特點對于其抗壓能力有著顯著的影響。比如蜂窩形明顯要比六角形的抗壓。

微觀3D打?。航o細胞蓋房子

   組織與器官是細胞、細胞外基質(zhì)、信號分子的復(fù)雜集合體，它們可以認為是細胞的二維或者三維尺度上的集合。對于活體組織來講最重要的就是局部的細胞微環(huán)境，這種微環(huán)境代表了細胞的生物化學(xué)與物理刺激，它們協(xié)同作用使細胞可以增殖、分化、遷移與凋亡。

   而組織工程的作用就是要重建或者代替那些受損的器官，所以，組織工程中所用的三維支架就起到了重要的作用，它有點像細胞外基質(zhì)，細胞在其上吸附、增長并形成新的組織。越來越多的研究結(jié)果表明，這些三維支架的構(gòu)造形式會顯著影響細胞的應(yīng)答機制。而微觀3D打印出現(xiàn)，使得人們可以構(gòu)造出極其復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，用以模擬活體組織中的復(fù)雜細胞微環(huán)境。

   上圖展示的即為人們利用微觀3D打印構(gòu)造的各式各樣的用于培養(yǎng)細胞或者研究細胞行為的三維支架結(jié)構(gòu)，尺寸基本在1mm以下。微觀3D打印較好的可重復(fù)性與超高的分辨率，為科學(xué)家研究細胞響應(yīng)行為、建立細胞應(yīng)答機制，進而開發(fā)新的組織工程材料貢獻巨大。

   總之，過去幾年微觀3D打印領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)帶給了我們足夠多的驚喜。它帶我們的不只是小，更代表了人類對于改造世界能力的提升。微觀的3D打印，尺寸固然細小，但是它所包含的乾坤，卻是無限深邃與宏大。

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