自从1997年微观3D打印的概念提出以来，该领域就一直在不断地克服着自己的极限：速度更快，产量更高，尺寸更小，分辨率更高。微观3D打印的核心原理就是在激光光束的焦点上将光敏物质进行聚合反应，基于此，理论上任何毫米级以下的器件都可以制造。事实上，通过微观3D打印的材料与器件的确带给了我们不一样的东西，下面，笔者通过两个范例进行讲解与说明。

微观3D打印：更小的密度，更强的材料

   更轻、更强，这一直以来都是人们对于高性能材料的追求。工程泡沫或许很轻，但与常规的材料相比强度明显不够，原因在于其微观结构太过无规。而一些轻质的天然材料，比如骨头，其层次分明的微观单元结构赋予其特殊的强度。受此启发2014年德国Karlsruhe Institute of  Technology 的Jens Bauer在知名期刊《PNAS》上撰文，声称该课题组利用微观3D打印技术，设计出一些微型骨架材料，这些结构由陶瓷-聚合物复合物构成，总体密度比水还要小（低于1000kg/m3）。这些微型材料骨架的强度相对于质量的比例甚至超过了所有的工程材料。

   （说明：图中第一排为电脑辅助设计的模型。第二排为3D打印出的材料骨架结构的电镜图像。黑色标尺的长度为10微米。）

   在随后的单轴压缩试验中，不同的骨架细节特点对于其抗压能力有着显著的影响。比如蜂窝形明显要比六角形的抗压。

微观3D打印：给细胞盖房子

   组织与器官是细胞、细胞外基质、信号分子的复杂集合体，它们可以认为是细胞的二维或者三维尺度上的集合。对于活体组织来讲最重要的就是局部的细胞微环境，这种微环境代表了细胞的生物化学与物理刺激，它们协同作用使细胞可以增殖、分化、迁移与凋亡。

   而组织工程的作用就是要重建或者代替那些受损的器官，所以，组织工程中所用的三维支架就起到了重要的作用，它有点像细胞外基质，细胞在其上吸附、增长并形成新的组织。越来越多的研究结果表明，这些三维支架的构造形式会显著影响细胞的应答机制。而微观3D打印出现，使得人们可以构造出极其复杂的三维结构，用以模拟活体组织中的复杂细胞微环境。

   上图展示的即为人们利用微观3D打印构造的各式各样的用于培养细胞或者研究细胞行为的三维支架结构，尺寸基本在1mm以下。微观3D打印较好的可重复性与超高的分辨率，为科学家研究细胞响应行为、建立细胞应答机制，进而开发新的组织工程材料贡献巨大。

   总之，过去几年微观3D打印领域的发展已经带给了我们足够多的惊喜。它带我们的不只是小，更代表了人类对于改造世界能力的提升。微观的3D打印，尺寸固然细小，但是它所包含的乾坤，却是无限深邃与宏大。

参考文献：

1.Hohmann, J. K.; Renner, M.; Waller, E. H.; von Freymann, G., Three-Dimensional μ-Printing: An Enabling Technology. Advanced Optical Materials 2015, 3(11),  1488-1507.

2.Jens,B.;Stefan,H.;Iwiza,T.;Ruth,S.;Oliver,K.,High-strength cellular ceramic composites with 3D microarchitecture. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 2014,111 (7),2453-2458.

3.Klein,F.;Richter,B.;Striebel,T.;Franz,C.M.;Freymann,G.v.;Wegener,M.;Bastmeyer,M.,Two-Component Polymer Scaffolds for Controlled Three-Dimensional Cell Culture. Advanced Materials 2011,23(11),1341-1345.

4.Weiß,T.;Schade,R.;Laube,T.;Berg,A.;Hildebrand,G.;Wyrwa,R.;Schnabelrauch,M.;Liefeith,K.,Two-Photon Polymerization of Biocompatible Photopolymers for Microstructured 3D Biointerfaces.Advanced Engineering Materials 2011,13 (9),B264-B273.