基於(yu)PμSL 3D打印(yin)技術制(zhi)備微通(tong)道(dao)嵌入(ru)式自(zi)保濕(shi)隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)

近(jin)年(nian)來，隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)除(chu)了(le)用(yong)於(yu)視力矯(jiao)正(zheng)和(he)裝(zhuang)飾(shi)品(pin)之(zhi)外(wai)，還(hai)可(ke)作為(wei)智(zhi)能(neng)傳感平(ping)臺(tai)用(yong)於(yu)實時(shi)監測(ce)人體(ti)的健康狀(zhuang)況。但(dan)是(shi)，佩(pei)戴隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)通(tong)常會導致幹(gan)眼(yan)癥及相(xiang)關(guan)炎癥或者角膜(mo)損(sun)傷(shang)。目前，保(bao)持(chi)隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)鏡(jing)片濕潤的方法(fa)主(zhu)要(yao)有兩種(zhong)：壹(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)是(shi)利(li)用(yong)隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)表(biao)面(mian)的單層(ceng)石(shi)墨烯(xi)塗層(ceng)減(jian)少水分蒸(zheng)發，但(dan)是(shi)該(gai)方(fang)法制(zhi)備工(gong)藝(yi)比(bi)較復雜；另(ling)壹(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)是(shi)利(li)用(yong)電(dian)滲(shen)流(liu)保(bao)持(chi)鏡(jing)片濕潤，但(dan)是(shi)該(gai)方(fang)法需要(yao)生(sheng)物(wu)兼(jian)容(rong)性(xing)電(dian)池。隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)常見(jian)的制(zhi)備工(gong)藝(yi)有離(li)心(xin)澆鑄(zhu)法、模壓法(fa)及車(che)床加(jia)工(gong)工(gong)藝(yi)，其(qi)中，離(li)心(xin)澆鑄(zhu)法和模壓法(fa)需要(yao)先通(tong)過車(che)床加(jia)工(gong)工(gong)藝(yi)制(zhi)備模具。車(che)床加(jia)工(gong)不(bu)僅存(cun)在成(cheng)本高、周期(qi)長(chang)、加(jia)工(gong)幾何形狀(zhuang)受(shou)限的缺點(dian)，而(er)且(qie)直(zhi)接制(zhi)備的隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)需要(yao)立(li)即進(jin)行鏡(jing)片的水合(he)，以(yi)避免(mian)鏡(jing)片發生(sheng)破(po)裂。隨著(zhe)增(zeng)材制(zhi)造技術的發展(zhan)，3D打印(yin)技術已(yi)被(bei)用(yong)於(yu)制(zhi)造隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)或者隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)的模具。同(tong)車(che)床加(jia)工(gong)工(gong)藝(yi)相比(bi)，3D打印(yin)技術具(ju)有加(jia)工(gong)成本(ben)低、加(jia)工(gong)效(xiao)率(lv)高以(yi)及加(jia)工(gong)結構(gou)可(ke)定(ding)制(zhi)化(hua)等優(you)勢(shi)。然而(er)，3D打印(yin)技術固(gu)有的逐層(ceng)制(zhi)造方(fang)式會(hui)產生(sheng)臺(tai)階效(xiao)應，且(qie)成(cheng)型精度越低，打印(yin)層(ceng)厚(hou)越大，臺階(jie)效(xiao)應越明顯(xian)，該效(xiao)應將(jiang)會導致鏡(jing)片加(jia)工(gong)需要(yao)額外的拋(pao)光(guang)打磨，限制(zhi)了(le)3D打印(yin)技術在(zai)鏡(jing)片加(jia)工(gong)中的應用(yong)。因(yin)此(ci)，提高成(cheng)型精度、降(jiang)低打印(yin)層(ceng)厚(hou)、抑制(zhi)臺階(jie)效(xiao)應對(dui)於(yu)3D打印(yin)技術在(zai)隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)制(zhi)備中的應用(yong)極為重要(yao)。

近(jin)日，馬(ma)尼(ni)帕(pa)爾高等(deng)教育學院(yuan)Sajan D. George課(ke)題組基於(yu)面(mian)投影(ying)微(wei)立(li)體光(guang)刻(PμSL) 3D打印(yin)技術結(jie)合(he)PDMS澆(jiao)鑄(zhu)工(gong)藝(yi)制(zhi)備了(le)微通(tong)道(dao)嵌入(ru)式隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)，該(gai)隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)可(ke)以利(li)用(yong)微通(tong)道(dao)的毛細作用(yong)實現自(zi)保濕(shi)功能(neng)。研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)基於(yu)PμSL (microArch S140，摩方(fang)精(jing)密(mi)) 3D打印(yin)技術制(zhi)備了(le)凹模模具，為(wei)減(jian)小打印(yin)模具的臺階(jie)效(xiao)應，打印(yin)層(ceng)厚(hou)降(jiang)低至10μm。模具的基弧(hu)是8.5mm，直(zhi)徑(jing)是(shi)15mm，內表(biao)面(mian)有大量微(wei)通(tong)道(dao)，該(gai)微通(tong)道(dao)的寬度、深(shen)度以(yi)及間(jian)距均為100μm；另外，內(nei)表(biao)面(mian)還(hai)設(she)計(ji)有直(zhi)徑(jing)8mm的光(guang)學區(qu)，該區(qu)域無(wu)任何微(wei)通(tong)道(dao)以(yi)保證(zheng)隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)的視覺透明(ming)度。另(ling)外(wai)，所制(zhi)備的PDMS隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)經(jing)過(guo)氧(yang)等離子(zi)體(ti)處(chu)理(li)可(ke)獲(huo)得(de)更好的親水(shui)性，進壹(yi)步(bu)促進(jin)毛細管驅(qu)動周圍(wei)液體(ti)通(tong)過微(wei)通(tong)道(dao)流(liu)動(dong)至(zhi)整(zheng)個(ge)鏡(jing)片表(biao)面(mian)，使(shi)隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)鏡(jing)片保持(chi)濕潤。

圖(tu)1. 微(wei)通(tong)道(dao)嵌入(ru)式隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)的制(zhi)備過程

圖2. 采用(yong)不(bu)同方(fang)法制(zhi)備的PDMS隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)鏡(jing)片

圖3. PDMS隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)鏡(jing)片的毛細管填(tian)充(chong)過(guo)程

研究人員(yuan)基於(yu)PμSL 3D打印(yin)技術制(zhi)備了(le)兩種(zhong)PDMS隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)鏡(jing)片：壹(yi)種(zhong)隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)鏡(jing)片中的微通(tong)道(dao)呈(cheng)現直線形，光(guang)學區(qu)將(jiang)部分直線(xian)形微通(tong)道(dao)阻斷(duan)；另(ling)壹(yi)種(zhong)隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)鏡(jing)片中的微通(tong)道(dao)呈(cheng)現曲線形，該微(wei)通(tong)道(dao)可(ke)以保(bao)證(zheng)流(liu)體(ti)的連(lian)續(xu)流(liu)動(dong)。另(ling)外(wai)，研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)還(hai)使(shi)用(yong)基於(yu)熔絲(si)制(zhi)造技術制(zhi)備的隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)鏡(jing)片作為(wei)對(dui)比(bi)，該隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)鏡(jing)片中的微通(tong)道(dao)來(lai)源於(yu)模具中(zhong)的臺階(jie)效(xiao)應(打印(yin)層(ceng)厚(hou)100μm)，且(qie)模具的光(guang)學區(qu)需要(yao)進行手工(gong)拋(pao)光(guang)。將(jiang)上述(shu)三(san)種(zhong)隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)鏡(jing)片放置於(yu)水中(zhong)以(yi)觀(guan)察毛細管填(tian)充(chong)情況。研(yan)究(jiu)結果(guo)表(biao)明(ming)，基於(yu)PμSL 3D打印(yin)技術制(zhi)備的、具有曲(qu)線(xian)形微通(tong)道(dao)的鏡(jing)片，其(qi)微通(tong)道(dao)的尺寸、分(fen)布可(ke)控，且光(guang)學區(qu)未將(jiang)微通(tong)道(dao)阻斷(duan)，故(gu)液(ye)體可(ke)以通(tong)過微(wei)通(tong)道(dao)的毛細管驅(qu)動作用(yong)暢(chang)通(tong)、連(lian)續(xu)、快速(su)的流(liu)動(dong)至(zhi)整(zheng)個(ge)鏡(jing)片表(biao)面(mian)。該研(yan)究(jiu)成果(guo)為用(yong)於(yu)生(sheng)物(wu)標誌物(wu)檢(jian)測(ce)的微流(liu)控芯片的制(zhi)備提供(gong)了(le)新思(si)路，以(yi)“Self-moisturizing contact lens employing capillary flow"為(wei)題(ti)發表(biao)在(zai)Additive Manufacturing上(shang)。

原文(wen)鏈(lian)接：

https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.102842