Nature系列综述：水凝胶，3D打印

增材制造是一种工程工具，可以创建用于生物医学的复杂结构，例如用于组织工程和再生医学的3D支架，以及用于药物测试的体外疾病模型。特别是，基于光刻的技术，如数字光处理和体积增材制造，使光反应树脂的3D加工成为结构化水凝胶的进展成为可能。在这篇综述中，我们介绍了基于光的光刻3D打印方法来处理水凝胶，并为基于光刻的打印提供了指导，从生物素选择到打印参数的优化。此外，我们重点介绍了水凝胶在体外和体内生物医学应用的例子，其中利用了基于光刻的方法，并讨论了将水凝胶加工成具有多尺度组织的异质结构的努力。最后，我们对这一领域的挑战和机遇进行了展望。

水凝胶是水膨胀的聚合物网络，概括了天然组织的许多生物化学和生物物理特性。这种能力使它们在生物医学应用方面很有前途，包括组织工程、机械生物学、药物输送和生物医学设备。然而，水凝胶往往是作为各向同性或均匀构建，不能模拟细胞外微环境和宏观组织结构的复杂结构。三维打印能够将水凝胶加工成与生理相关的形状，并控制细胞放置成所需的三维结构。作为三维打印的一个子集，基于平版印刷的3D 打印或还原光聚合技术，包括立体光刻，数字光处理(dLP)和体积三维打印(vAM) ，已经成为有前途的技术，依赖于液体光反应树脂的空间交联。模式的定义使用计算机辅助设计(CAD)形成结构使用自上而下或自下而上的光投影模式。与使用线性纤维或液滴沉积的挤出或喷墨打印等传统的添加剂制造方法不同，基于平版印刷的3D 打印方法依赖于逐层打印或将大体积树脂暴露于光下，因此可以显示更高的分辨率(≤50μm)和更快的打印速度(分钟到秒的顺序)。在本综述中，我们使用术语“树脂”来指用于形成水凝胶的单体、大分子、交联剂和光添加剂(如光引发剂和光吸收剂)的溶液。此外，术语“交联”指的是液体树脂的固化，这是由反应性单体聚合成交联成网络的聚合物链或功能化聚合物直接反应成网络的结果。