美國的科學家們透過一種可以控制列印特徵的化學成分及其三維位置的策略，為 3D 列印添加了新的維度。
隨著 3D 列印系統變得越來越主流，克服其當前侷限性的平臺變得越來越重要。理想情況下，它們應該能夠將不同的聚合物緊密地列印在一起，獨立控制其位置，並且與精細的有機和生物活性材料相容。
邁阿密大學由亞當·布勞恩施魏格領導的一個團隊首次設計了這樣一個完全基於溶液的圖案化反應系統。它結合了 1 平方釐米的平行尖端陣列、微流體和光化學聚合反應，在玻璃表面上生長刷狀聚合物。該過程本身僅需幾個步驟，並且在不使用高能束的情況下即可實現亞微米解析度。
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聚合反應的組成部分——單體、光引發劑和溶劑——流入裝有尖端陣列的微流體細胞中。每個陣列都有大約 15,000 個間隔為 80 微米的聚二甲基矽氧烷金字塔，它們可以定位照射到它們的光線。這種光線啟動反應，在下面的表面上形成刷狀聚合物的圖案。要建立相鄰的不同化學成分的圖案，只需移動尖端，將新的單體溶液引入到沖洗過的細胞中，然後重複該過程。尖端位置控制列印特徵的位置，光照持續時間控制聚合程度，從而控制高度，而單體特性決定化學成分。
布勞恩施魏格看到了他們的 4D 列印工藝的巨大潛力，其可能的應用包括基因晶片、蛋白質陣列和刺激響應表面。最終目標是在大面積上重現生物介面（如細胞表面）的結構複雜性和化學性質：“我們離目標還很遙遠，但這是我們工作的動力。”
荷蘭格羅寧根大學的納米制造研究小組負責人瑞安·切奇強調了這項工作的重要性：“它允許區域性控制相鄰聚合物特徵與細胞的相互作用，例如，細胞的特性可能受到基材的表面化學和拓撲結構的巨大影響，而我們才剛剛開始理解這一點。”
本文經《化學世界》許可轉載。該文章於2016 年 4 月 13 日首次發表。