2023年6月26日，哈利法大学机械工程系研究人员在《ACS Biomaterials Science & Engineering》上发表题为3D Printing of Multimaterial Contact Lenses的研究论文，报道了一种由3D打印技术生产的性能优异的多材料隐形眼镜。

原文链接：//doi.org/10.1021/acsbiomaterials.3c00175

 研究简介 

多材料物体的3D打印是一个具有良好应用前景的新兴领域。在3D打印中使用的逐层材料添加技术可以将不同的功能化材料合并到专门的设备中。然而，关于将多材料3D打印用于可打印光子和可穿戴设备的研究却很少。本研究，我们采用基于增值税光聚合的3D打印来生产多材料隐形眼镜，提供增强的多波段光学过滤，这对解决色盲等眼部疾病有价值。

采用甲基丙烯酸羟乙二酯（HEMA）和聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）的组合物作为3D打印的碱基水凝胶。将Atto565和Atto488染料加入水凝胶中进行波长过滤，每种染料都适用于不同类型的色盲。

3D打印多材料圆盘和隐形眼镜，并研究它们的光学特性。分析多材料印刷技术的特点，重点形成了均匀的多材料界面。此外，通过对CAD模型和紫外固化时间的适当变化，开发了一种在复杂的横向几何图案中打印多种染色材料的新技术。我们观察到，多材料打印过程对隐形眼镜的光学性能没有负面影响。由于使用了两种染料印刷的多材料隐形眼镜提供了一种组合的多波段色盲校正，得到的光谱与市面上的色盲矫正眼镜非常匹配。

图1：多材料3D打印工艺，用于生产光盘和隐形眼镜与多种嵌入式染料，实现多波段光学滤波特性

图2：Atto565（左）和(右) Atto488染料染色的液体树脂的透射光谱

图3：Atto565和Atto488混合的液体树脂的透射光谱

图4：利用光学显微镜和扫描电镜获得的多材料盘横截面的高放大图像

 研究结论 

本研究中Atto565和Atto488的多材料磁盘和隐形眼镜成功地进行了3D打印，提供了与市售的色盲矫正眼镜非常相似的光学性能，这是一个以前从未完成的里程碑。

3D打印的多材料没有造成光传输损失，在样品的外表面可见一个晶界；然而，在样品的横截面内没有看到明显的不连续。无论这两种染料是直接混合或分别打印在多材料打印中，其光学性质都是相同的。混合材料和多材料样品的相似光学性质表明，两种染料在相互混合（或与水凝胶介质）和紫外线固化时不发生化学反应。然而，对于其他在混合时相互反应的染料，多材料3D打印提供了另一种途径，将它们合并到同一水凝胶样品中，多材料样品也没有泄漏，即使长期浸泡在去离子水中，颜色也保持不变。最后，通过使用适当的CAD模型修改和控制的紫外固化时间，可以在多材料隐形眼镜内3d打印复杂的多材料图案。显然，多材料3D打印是开发专业光学和可穿戴设备的一种可行和有价值的技术。