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  自從1997年微觀3D打印的概念提出以來，該領域就一直在不斷地克服著自己的極限：速度更快，產量更高，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進行聚合反應，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。

微觀3D打印：更小的密度，更強的材料

   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，但與常規的材料相比強度明顯不夠，原因在于其微觀結構太過無規。而一些輕質的天然材料，比如骨頭，其層次分明的微觀單元結構賦予其特殊的強度。受此啟發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，設計出一些微型骨架材料，這些結構由陶瓷-聚合物復合物構成，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計的模型。第二排為3D打印出的材料骨架結構的電鏡圖像。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打印：給細胞蓋房子

   組織與器官是細胞、細胞外基質、信號分子的復雜集合體，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境，這種微環境代表了細胞的生物化學與物理刺激，它們協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，細胞在其上吸附、增長并形成新的組織。越來越多的研究結果表明，這些三維支架的構造形式會顯著影響細胞的應答機制。而微觀3D打印出現，使得人們可以構造出極其復雜的三維結構，用以模擬活體組織中的復雜細胞微環境。

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

   總之，過去幾年微觀3D打印領域的發展已經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。

參考文獻：

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