苏黎世联邦理工学院鲍寅寅研究员：3D打印光引发剂的研究趋势分析
发布日期：2022-06-10
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3D打印技术以革命性的制造方法已经对生物医药等多种领域产生了深远的影响。由于能够提供高分辨率，较高打印速度以及在材料设计方面较为灵活，光聚合3D打印尤其是立体光刻和数字光处理引起了广泛重视。作为光聚合3D打印树脂关键成分之一，光引发剂与光交联单体一道在近年来取得了显著的发展与进步。新型光引发剂或者光引发体系的设计不仅可以提供更快的打印速度、利用低能耗的可见光源，也能够为3D打印产物带来额外的功能，甚至能在与先进的光学设备的结合下促成新的打印方法。
近日，苏黎世联邦理工学院药学系鲍寅寅研究员着重梳理了用于光聚合3D打印的光引发剂以光引发体系在近年来开发与应用的研究趋势，涉及了小分子、高分子以及纳米组装体等不同种类的引发剂体系。作者随后分析了目前该领域的研究现状与不足，并对改进的策略与未来的研究方向提出了自己的见解。该综述作为邀请论文发表于Macromolecular Rapid Communication杂志并可开放获取。
该综述分五个方面分析了这一领域的发展趋势：作者首先介绍了可在低能耗可见光LED下工作的3D打印光引发剂，并着重分析了近年来发展迅速的蓝、绿、红和白光引发剂（图1）。其中，三组分氧化还原光引发体系表现出了独特的优势与高效的引发性能，成功实现了近红外3D打印。其次，可逆加成断裂链转移（RAFT）试剂最近被引入3D打印树脂中，其后官能化使得可控或活性3D打印成为可能。再次，光响应分子（如光开关分子）与光交联单体设计相结合，实现了功能化3D打印，如多材料打印和线性容积打印技术。
图1.代表性可见光3D打印光引发剂
另外，高分子光引发剂可有效缓解小分子光引发剂在树脂中的溶解性和相容性问题，已受到越来越多的重视。
最后，纳米光引发剂和上转换纳米体系最近取得了快速发展，使得高分辨率的水凝胶制备和无损活体打印成为现实，并且有可能在不使用高强度飞秒激光的情况获得与双光子打印相近的分辨率和打印精度（图2）。
图2. 上转换纳米粒子用于3D打印。A) NaYF4无机上转换纳米粒子打印效果; B) 光引发剂负载上转换纳米粒子用于活体3D打印；C）三重态湮灭上转换纳米胶囊用于高精度3D打印
原文链接：
https://doi.org/10.1002/marc.202200202
