一種全新的微納加工概念推動了微流體系統中顆粒的可擴展性和連續加工制造和組裝。德國亞琛工業大學的科學家們利用Nanoscribe公司2PP三維打印技術開發并演示了一種新的流動、通道集成、連續生產工藝，用于超小、任意形狀的 3D 顆粒制造。打印過程展示了在 72 小時內連續運行制造 150,000 個顆粒。2PP技術（two-photon polymerization,TPP) 所具備的高設計自由度、高形狀精度和材料的靈活性允許制造具有不同形狀、微米尺寸、亞微米特征和各種材料的顆粒。該研究旨在將這種顆粒組裝方法應用于細胞組織工程應用，并擴大了制造自調節、響應性和可滲透 3D支架的范圍。 

毫米級和微米級顆?？伸`活應用于化學和生化反應器所需的支架上。生物反應器用于固定和分析反應器內部結構表面上的酶、細胞或微生物，其性能的關鍵是能夠調整影響生物反應特性的顆粒的性質。為了拓展這一應用，來自亞琛工業大學RWTH Aachen University和德國亞琛DWI-萊布尼茨互動材料研究所DWI - Leibniz Institute for Interactive Materials的科學家們提出了一種雙光子連續垂直流動光刻的新型微納加工概念，實現了對具有復雜形狀、微米尺寸和亞微米特征的顆粒進行高通量微納加工，從而使尺寸約為20μm的微粒在表面的相互作用下進行自組裝3D支架。在研究中，科學家們還使用各種顆粒形狀、尺寸和材料分析了 3D 組件的滲透阻力和堆積密度。 

關鍵就在于Nanoscribe打印設備的雙光子聚合（2PP）技術。雙光子在xy平面上進行掃描的同時流體樹脂流沿z方向連續傳輸已打印的xy切片。一旦一個顆粒完成，下一個顆粒就會在連續打印過程中以相同的方式進行制作。使用 Nanoscribe 的 DeScribe 軟件和 phyton 腳本調整輸出文件，可以對具有復雜幾何形狀的各種設計進行切片并準備用于流體打印。流體打印過程是連續的，因此可以在數小時內生產數千個顆粒，實現在 72 小時內打印多達 150,000 個顆粒。基于2PP三維打印所*的極大設計自由度，可以生產任何形狀的顆粒。與基材打印相比，顆粒的流動打印具有明顯優勢，可是實現連續制造一個接一個的顆粒，制造兩個顆粒之間無需任何等待時間。在逐層打印時，流動打印方法還繞過了載物臺的 z 移動，因為正是流動在 z 方向上傳輸 xy 切片。因此，流動打印代表了制造小而復雜形狀顆粒的速度提高。 

顆粒組裝應用于3D生物混合組織

小于100μm的顆粒在進行自組裝后可形成復雜的細胞支架，該支架的反應特性可以在調整顆粒形狀、大小、孔隙率和材料特性時做相應調整。這高度的靈活性非常適合用于創造細胞培養和組織工程的支架。調整顆粒幾何形狀會影響表面體積比，從而定制穿過及圍繞結構周圍的流體動力學。然而，在運用流動自組裝生產支架時，控制顆粒組織過程仍然存在挑戰。 

為了研究3D生物混合組織，科學家們研究了小鼠成纖維細胞培養物與使用Nanoscribe無細胞毒性IP-Visio光刻膠進行打印的顆粒物的相互作用，該光刻膠具有低熒光性可以更好的在顯微鏡下進行細胞分析。經過四天培養后，細胞在與打印支架的相互作用下不斷增殖并黏附和滲透支架，并將顆粒相互連接形成了新的組織形態。 

文獻參考:

Fabrication, Flow Assembly, and Permeation of Microscopic Any-Shape Particles