[發明專利]一種生物基水溶性負性光刻膠及其在飛秒激光直寫加工方法中的應用

有效

• 申請號: 202011622477.5
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112835268B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 史強;李真真
• 申請（專利權）人: 煙臺魔技納米科技有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 牟京霞

本發明提供了一種生物基水溶性負性光刻膠及其在飛秒激光直寫加工方法中的應用，該負性光刻膠包括改性生物材料、水性光引發劑、交聯劑和助劑；該生物基水溶性負性光刻膠，在515nm波長激光曝光下最小加工分辨率為200nm；該負性光刻膠具有安全無毒、打印精度高的優點；使用該負性光刻膠采用飛秒激光直寫加工方法，獲得的三維空間支架具有質量均一、生物相容性好及易降解的優點，提高了生物材料在生物組織工程中的應用。

技術領域

本發明涉及光刻膠制備及應用技術領域，具體涉及一種生物基水溶性負性光刻膠及其在飛秒激光直寫加工方法中的應用。

背景技術

隨著科技發展，激光直寫技術的應用越來越廣泛，由于其具有精度高的優點，使其在生物組織過程方面的應用具有巨大潛力。在生物組織工程中，需要使用生物相容性好的三維空間支架作為支撐，為細胞生長、增殖提供空間；在三維空間支架降解后，細胞在生物體內病變處進行增殖，形成新的組織和器官。在這個過程中，三維空間支架具有關鍵的作用，起到運載細胞、提供細胞生長空間的作用。

激光直寫技術能夠獲得精度較高的三維空間支架，而在激光直寫技術中，光刻膠作為重要的材料，具有不可替代的作用。現有技術中用于激光直寫技術的光刻膠由于原料具有一定的毒性，生物相容性較差且難以降解，因此，這些原料不適于在生物組織工程中進行應用。

作為常用的生物材料，如，如明膠、透明質酸、硫酸軟骨素、殼聚糖等，雖然在生物組織工程中已有應用，但是由于這些生物材料中主要以裸露的氨基、羥基等為主，現有技術中，利用模具，將這些生物材料置于模具中進行縮合聚合反應生成凝膠，無法達到精加工，而由于羥基、氨基等基團無法進行多光子吸收和多光子聚合反應，從而導致這些生物材料無法作為光刻膠使用，限制了生物材料在生物組織工程中的應用。

目前生物基光刻膠也有研究或專利，但很多只是將生物材料與可聚合單體物理混合后進行光刻交聯，這種方式容易使獲得的三維空間支架質量不均勻；且由于是物理混合，因此，對交聯后形成的三維空間支架的生物相容性和降解性難以控制，導致三維空間支架的使用受限。

在申請號為CN 2019106481563、主題名稱為“一種甲基丙烯酸明膠水凝膠的飛秒激光內部光聚合直寫加工方法”的申請文件中，公開了一種可用于780nm飛秒激光光聚合直寫加工的甲基丙烯酸明膠水凝膠光敏性溶液的材料配比，為已冷凍干燥的GelMA水凝膠顆粒、VA-086光引發劑、孟加拉玫瑰紅光敏劑、1×PBS緩沖液；且公開了在780nm波長下最小加工分辨率253nm；在該申請的光刻膠中部分實例使用了冷凍干燥的甲基丙烯酸酯化明膠，但該申請的光刻膠引發活性更高，吸收波長小，而根據Relay公式可知，在其他參數確定的情況下，波長λ越小，分辨率R越好，可見，該專利申請的三維空間支架的分辨率還有下降的潛力。因此，提供一種能夠適用于波長短、加工分辨率高的光刻膠具有重要的意義。

發明內容

針對現有技術的上述不足，本發明提供了一種生物基水溶性負性光刻膠及其在飛秒激光直寫加工方法中的應用，該生物基水溶性負性光刻膠中，使用改性生物材料為主原料，并加入與主原料匹配的光引發劑、交聯劑和助劑，使改性生物材料發生多光子吸收和多光子聚合反應，從而實現在515nm激光波長下的最小加工精度為200nm；該負性光刻膠具有安全無毒、打印精度高的優點；使用該負性光刻膠采用飛秒激光直寫加工方法，獲得的三維空間支架具有質量均一、生物相容性好及易降解的優點，提高了生物材料在生物組織工程中的應用。

本發明的技術方案如下：

一種生物基水溶性負性光刻膠，包括改性生物材料、水性光引發劑、交聯劑和助劑；該生物基水溶性負性光刻膠，在515nm波長激光曝光下最小加工分辨率為200nm。

優選的，上述生物基水溶性負性光刻膠，包括下述重量百分比的原料：改性生物材料5-30％、水性光引發劑0.1-5％、交聯劑0-20％、助劑0.01-5％，其余為去離子水。

優選的，所述改性生物材料的改性方法為：