光，在人類文明史上極其重要。我們從發現光、了解光、研究光、到使用光，經歷了千百年的技術變革。3D打印也無可避免的使用了光，其無接觸式、靈活的交聯方法讓許多研究者對其趨之若鶩。本文帶您深入淺出的看懂這種技術和未來的發展空間。
關于光固化打印技術
基于光固化的打印技術可在精確控制的光照下固化光敏聚合物形成結構。光固化技術除了能運用于化工，材料等領域，最前沿的應用莫過于其在生命科學和醫學領域的應用了。
神經系統的疾病，比如阿爾茲海默癥，帕金森，癲癇等，影響了全球約1/6的人口，之前人們對其病因的起因和進展研究也因研究大腦原位的傳統技術的局限性而受到阻礙。新的技術和方法能夠利用實驗室中生長的3D打印的微型“類大腦”神經元系統來研究大腦（上普學術 | 微型腦打印為腦腫瘤治療提供突破口）。研究人員而無需采用活體動物，就可以研究神經元是如何交流和自我組織的。在“類大腦“等類器官模型的建立的過程中，被打印成類器官的細胞通常被包裹在水凝膠生物材料中。理想的生物材料是在三維環境中培養的目標組織的仿生，模擬目標組織的機械、結構、生化和擴散特性，同時保持與細胞的生物相容性。比如甲基丙烯酸透明質酸(methacrylated hyaluronic acid)——HAMA就是一種適合打印神經系統結締組織的細胞外基質的液態生物材料（生物墨水）。
生物3D打印需要經歷一個從生物墨水到通過光引發的自由基聚合反應實現的半固態交聯網絡的相變——光固化，以形成相應的生物材料結構。在培養和打印神經系統結締組織的研究過程中，科學家們發現較軟的HAMA 3D打印結構驅使神經前體細胞 （NPC）朝向神經表型，而具有類似于成人腦的較硬機械性質的HAMA 3D打印結構有利于NPC分化成星形膠質細胞。因此，如何控制好基于生物墨水的3D打印結構的強度就對于后期神經系統的研究有著重要的意義。
Antill-O’Brien
et al. Layer-By-Layer: The Case for 3D Bioprinting Neurons to Create
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3218.
較好的光固化技術可以有效的控制/調節材料的力學性能和降解度，生物相容性更好，并可按需增強打印結構的彈性和延長儲存時間；而目前采用的光固化技術，低粘度的材料不容易成型，光的強度和光照時間不容易精確條件，這使得打印結構的硬度和強度難以控制，難以形成精細結構，復雜結構。
適合光固化的材料與工藝
作為一種理想的3D打印材料，它應該具有足夠好的機械強度和結構完整性，同時應該具有很好的生物相容性，因此更適合使用天然的生物材料來彌補合成的高分子材料的不足。但是天然的生物材料在可打印性和機械特性上卻存在不足，而且，細胞的生物活性也會因3D生物材料的結構和機械性能受到重要影響。光固化是最有前途的生物制造技術之一——它無創，且使得整個打印過程簡單化：低粘度材料擠出后就可以馬上光照成型，光強度，曝光時間和光照速度都可調節，也可局部曝光。
適合同步光固化的生物材料可以使用紫外光固化。許多天然生物材料比如明膠、羥基磷灰石、絲素蛋白、果膠等通過丙烯酸改性可以在紫外365nm波長交聯并且3D打印出來。
3D 打印可以通過多種技術方法：比如噴墨（ink-jet），激光輔助（laser-based printing, 如stereolithography）或者擠出式（extrusion）。噴墨式采用熱或壓電傳動裝置（piezoelectric actuator）固化，打印受限于低粘度材料；激光輔助式打印雖然打印無需支持材料，但可使用的墨水非常有限；而擠出式打印適合的生物材料非常多。
Choi et al. 3D Cell Printed Tissue Analogues: A New Platform for Theranostics,. Theranostics. 2017; 7(12): 3118–3137.