研究人员开发用于3D打印的新型水溶性光引发剂

随着时间的推移，医疗3D打印也取得了长足的进展，但距离将3D打印组织移植到人类的那一天，还有很长的路要走。耶路撒冷希伯来大学的研究人员在研究中提出了一个问题，即缺乏可溶于水且适用于生物相容性材料的光引发剂。

Shlomo Magdassi教授在希伯来大学负责3D打印相关的研究突破。其于2015年就任大学3D打印中心主任，以帮助Nano Dimension开发Dragonfly 2020 3D打印机使用的导电油墨而闻名。并且，其引领了许多与先进3D打印材料相关的研究，如紫外线固化弹性体、形状记忆聚合物等等。 Magdassi和同事Uri Banin最近领导了一项题为“使用半导体-金属纳米粒子作为光引发剂的水中快速3D打印”的研究。

该研究讨论了半导体-金属纳米粒子作为3D打印工艺的光引发剂的应用。

研究人员解释说：“光聚合技术是通过3D打印实现这种工艺的最通用技术，利用在光吸收时分解成自由基的光引发剂。我们报告了一系列基于混合半导体金属纳米粒子的3D打印光引发剂系列。与照射时消耗的常规光引发剂不同，这些颗粒通过光催化过程形成自由基。半导体纳米棒在光吸收之后是电荷分离和电子转移到金属尖端，使氧化还原反应在有氧条件下形成自由基。”

浸入水中的颗粒在暴露于光辐射下时在水中产生自由基。那些自由基通过DLP技术创造3D结构。根据研究人员解释称：“这与常规的光引发剂不同，这些特定的光引发剂是非消耗性的，因此可以重复使用。此外，颗粒在水中消耗氧，防止其抑制聚合。”

“此外，由于它们的巨大的双光子吸收截面，它们可以用于亚微米物体的高分辨率3D打印，”研究人员补充说。

双光子聚合3D打印机可以产生比任何其他3D打印技术更高分辨率的物体。作为示例，Nanoscribe的3D打印机可以生产特征尺寸为1μm或更小的物体。此外，Nanoscribe 3D打印机被研究人员用于打印半导体金属杂化纳米粒子。

研究人员继续说道：“半导体和金属部分可以根据其组成、尺寸、形状和相对位置进行调整，以获得光聚合中的最佳性能，特别是在3D打印中。”

可调特性包括：

半导体带隙及其单光子和双光子特性匹配诸如照射波长的打印特性；

半导体和金属元件的相对能量优化电荷分离特性；

选择有效的自由基形成，以获得最佳性能；

纳米颗粒表面涂层，允许在各种溶剂中的分散性；

研究人员总结道：“因此，我们设想进一步实现HNP作为PI UV固化油墨和3D打印应用的高潜力。”

据悉，本文的作者包括Amol Ashok Pawar、Shira Halivni、Nir Waiskopf、Yuval Ben-Shahar、Michal Soreni-Harari、Sarah Bergbreiter、Uri Banin和Shlomo Magdassi。