中国科学院 典型三维直接激光写入过程的示例图像
一秒钟后，飞秒激光紧紧地聚焦在一种感光材料上(在我们的例子中是水凝胶)
三维木桩微结构制作结果
在尼康共焦显微镜下以反射模式对木桩结构进行成像，清晰显示了三维特征和亚微米分辨率
具有水响应形状记忆效应的微结构的制备和表征
当微环境充满水时，微结构由于其力学性质会膨胀成八边形
当环境中的水含量下降(蒸发)时，八角形会收缩成正方形
由于材料的坚固性，这种形状记忆效应过程可以在微米尺度上逆转几次
信用:俞、丁海波、、钟泽谷、闵谷 形状记忆水凝胶支架的制备不仅需要生物相容性、微米分辨率、高机械强度，还需要在高含水量环境中的低聚合阈值，以将微结构与生物组织结合
为了实现这一目标，中国和澳大利亚的科学家开发了一种新的水凝胶配方，完全满足了这一目标，并展示了具有微米级形状记忆效应的水响应结构
这项工作对生物医学工程中未来可逆微器件的发展具有重要意义
基于双光子聚合的三维直接激光写入(DLW)是一种用于生物医学工程中制造精确三维水凝胶微纳米结构的先进技术
特别地，将可见激光用于水凝胶的三维DLW是有利的，因为它能够实现高制造分辨率并促进伤口愈合
聚乙二醇二丙烯酸酯因其良好的生物相容性而被广泛应用于热塑性塑料的制备
然而，在高含水量环境中使用可见激光的聚乙二醇单丁醚微结构的三维DLW中所需的高激光功率限制了其仅应用于那些低于生物激光功率安全水平的应用
在《光高级制造》杂志上发表的一篇新论文中，由来自上海科技大学人工智能纳米光子学中心和中国东南大学生物电子国家重点实验室的顾敏教授领导的科学家团队，以及来自澳大利亚墨尔本皇家理工大学人工智能纳米光子学实验室的同事，开发了一种基于2-羟基-2-甲基丙酸(HMPP)的TPP水凝胶的配方，并开发了用于在低阈值功率(0
在使用绿色激光束(535纳米)的高含水量环境(高达79%)中，以10微米·秒-1的写入速度，每个激光脉冲1焦耳
基于这种水凝胶配方的这些突出特性，在高含水量环境中设计并制造了一种新的形状记忆微结构“八边形到正方形”
由于水凝胶对水的响应作用，微结构可以随着微环境中含水量的变化而改变形状
此外，微观结构也表现出很强的可逆性
水凝胶配方和形状记忆微结构可支持生物医学工程中的各种应用
这些科学家总结了开发新感光材料的原理: “聚乙二醇单丁醚是一种非常典型的水凝胶材料，由于其高度的生物相容性和对生物组织的无毒性，在生物医学工程中有着广泛的应用
光引发剂:2-羟基-2-甲基苯乙酮(HMPP)是一种非常常用的单光子紫外光刻光引发剂，但在基于三维DLW的TPP中还没有用于可见光光源(绿色)
我们选择这种材料是因为它能够满足未来三维DLW的需求:亚微米制造分辨率；机械稳定性强；高含水量环境下的高聚合率，这将降低热塑性塑料制造所需的激光阈值功率；并且支持可见光波长作为工作激光源
" 这种材料可以用低功率的三维DLW制造各种微结构
并且它将被用于广泛的应用场景，例如，我们可以在现场制造具有生物组织的微结构，然后利用形状记忆效应来控制微结构的形状
这一突破将为未来控制生物组织的可逆微结构开辟一个新的领域，并为科学家研究生物组织的行为和功能提供一个有用的平台
“科学家预测
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