瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究人员开发出一种全息3D打印系统，其能效比以往技术高出70倍。他们利用该系统打印出了一个真人大小的人耳模型——这有望推动生物打印植入物在重建医学领域的应用。该研究成果于5月21日发表在《光：科学与应用》（Light: Science & Applications）期刊上。
来自洛桑联邦理工学院（EPFL）应用光子器件实验室（LAPD）的研究团队，在断层扫描体积增材制造（TVAM）的早期研究基础上，开发出了新的平台。TVAM是一种将激光束照射到装有光敏树脂的旋转小瓶中，使其固化成所需形状的方法。TVAM是首个能够直接控制体积3D打印系统中光束相位的平台。与以往通过调节亮度来控制光束相位的方法不同，这种相位控制方式能够更好地保留激光的能量。
人耳模型的全息投影在样品瓶上。（图片来源：Adrien Buttier/EPFL）
效率的提升转化为速度的提升。研究人员使用150毫瓦的激光二极管，在几秒钟内即可固化毫米级物体，在几分钟内即可固化厘米级物体。至关重要的是，该方法适用于含有活细胞的光散射介质。在一项测试中，研究人员对一个嵌入细胞的64立方毫米结构进行了六天的观察；结果表明，细胞仍然具有活性，并且已经形成了有序的网络。
“我们的方法展现出的效率和精确度，最终使得以接近临床规模的生物打印方式制造类组织结构成为可能，”洛杉矶生物打印中心（LAPD）负责人克里斯托夫·莫泽表示。“尽管嵌入的细胞导致光散射增加，但我们打印出的结构比以往全息方法所实现的结构大得多。”
该系统还采用了一种新的策略来减少散斑，散斑是一种随机光干涉现象，会导致打印物体表面出现颗粒状纹理。论文第一作者、洛杉矶激光牙科研究所博士生玛丽亚·阿尔瓦雷斯-卡斯塔尼奥表示，这种方法“使体积打印更接近于实际尺寸的植入物，并利用低功率激光源实现生物相容性制造”。
未来的工作将着重于提高投影保真度，并测试高密度单元下光束整形的极限。此外，该团队正在开发直接在现有物体上或周围进行打印的方法，以及一种无需旋转即可通过将全息图投影到静止的树脂小瓶上来制造物体的技术。
来源：actu.epfl.ch
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