基於PμSL3D打(da)印(yin)技(ji)術(shu)制備(bei)微(wei)通道嵌入式自保濕隱形眼鏡(jing)

近(jin)年來(lai)，隱(yin)形眼鏡(jing)除(chu)了(le)用於(yu)視(shi)力矯正(zheng)和裝飾品(pin)之外(wai)，還可(ke)作為(wei)智能(neng)傳(chuan)感(gan)平(ping)臺(tai)用(yong)於實(shi)時(shi)監測(ce)人體(ti)的健(jian)康(kang)狀況(kuang)。但(dan)是，佩(pei)戴隱形眼鏡(jing)通常會(hui)導(dao)致(zhi)幹(gan)眼癥(zheng)及相關(guan)炎癥(zheng)或者(zhe)角(jiao)膜損(sun)傷。目前，保持隱(yin)形眼鏡(jing)鏡(jing)片(pian)濕(shi)潤的(de)方法主要(yao)有(you)兩種(zhong)：壹種方法是(shi)利(li)用隱形眼鏡(jing)表(biao)面的單層(ceng)石(shi)墨(mo)烯(xi)塗層(ceng)減(jian)少水(shui)分(fen)蒸發(fa)，但(dan)是該(gai)方(fang)法制備(bei)工(gong)藝比(bi)較復雜；另壹(yi)種(zhong)方法是(shi)利(li)用電滲(shen)流保(bao)持鏡(jing)片(pian)濕(shi)潤，但(dan)是該(gai)方(fang)法需(xu)要(yao)生(sheng)物兼容(rong)性電池(chi)。隱形眼鏡(jing)常見的(de)制備(bei)工(gong)藝有(you)離心(xin)澆鑄法、模(mo)壓法及(ji)車(che)床(chuang)加工(gong)工(gong)藝，其中(zhong)，離(li)心(xin)澆鑄法和(he)模(mo)壓法需(xu)要(yao)先通過車(che)床(chuang)加工(gong)工(gong)藝制備(bei)模(mo)具。車(che)床(chuang)加工(gong)不僅(jin)存在(zai)成本(ben)高(gao)、周(zhou)期(qi)長(chang)、加(jia)工(gong)幾(ji)何(he)形狀受限的(de)缺(que)點，而(er)且(qie)直(zhi)接制備(bei)的(de)隱形眼鏡(jing)需(xu)要(yao)立即進(jin)行(xing)鏡(jing)片(pian)的(de)水(shui)合，以避(bi)免(mian)鏡(jing)片(pian)發(fa)生(sheng)破裂。隨(sui)著(zhe)增材(cai)制造(zao)技(ji)術(shu)的發(fa)展，3D打(da)印技術(shu)已被(bei)用於(yu)制造(zao)隱(yin)形眼鏡(jing)或者(zhe)隱(yin)形眼鏡(jing)的(de)模(mo)具(ju)。同車(che)床(chuang)加工(gong)工(gong)藝相(xiang)比，3D打印技術(shu)具有(you)加工(gong)成本(ben)低、加工(gong)效率(lv)高(gao)以(yi)及加工(gong)結(jie)構可(ke)定制化(hua)等(deng)優勢(shi)。然(ran)而(er)，3D打印技(ji)術(shu)固有(you)的逐(zhu)層(ceng)制造(zao)方(fang)式會(hui)產生(sheng)臺(tai)階(jie)效(xiao)應，且(qie)成(cheng)型(xing)精度越(yue)低(di)，打(da)印(yin)層(ceng)厚越(yue)大，臺(tai)階(jie)效(xiao)應越(yue)明顯(xian)，該(gai)效應將(jiang)會(hui)導(dao)致(zhi)鏡(jing)片(pian)加(jia)工(gong)需(xu)要(yao)額(e)外的(de)拋(pao)光打磨(mo)，限制了(le)3D打印(yin)技術(shu)在(zai)鏡(jing)片(pian)加(jia)工(gong)中的(de)應用。因此，提(ti)高(gao)成(cheng)型精度、降低(di)打印(yin)層(ceng)厚、抑(yi)制臺(tai)階(jie)效(xiao)應對於(yu)3D打(da)印技(ji)術(shu)在(zai)隱形眼鏡(jing)制備(bei)中(zhong)的應用極(ji)為重(zhong)要(yao)。

近(jin)日(ri)，馬(ma)尼帕(pa)爾高(gao)等(deng)教育(yu)學(xue)院(yuan)Sajan D. George課題(ti)組基於面投(tou)影微(wei)立體(ti)光刻(ke)(PμSL) 3D打(da)印技(ji)術(shu)結(jie)合PDMS澆鑄工(gong)藝制備(bei)了(le)微(wei)通道嵌入式隱(yin)形眼鏡(jing)，該(gai)隱(yin)形眼鏡(jing)可(ke)以(yi)利用(yong)微(wei)通道的(de)毛(mao)細(xi)作用(yong)實(shi)現(xian)自保濕功(gong)能(neng)。研(yan)究人員基於PμSL (microArch S140，摩(mo)方(fang)精密) 3D打(da)印技術(shu)制備(bei)了(le)凹模模(mo)具(ju)，為減(jian)小打(da)印模具的臺階(jie)效(xiao)應，打印(yin)層(ceng)厚降低(di)至(zhi)10μm。模具的(de)基弧(hu)是(shi)8.5mm，直(zhi)徑是(shi)15mm，內(nei)表(biao)面有大量(liang)微(wei)通道，該(gai)微(wei)通道的(de)寬(kuan)度、深(shen)度以及(ji)間(jian)距均為(wei)100μm；另外(wai)，內(nei)表面還設計(ji)有直(zhi)徑8mm的(de)光學區(qu)，該(gai)區域(yu)無(wu)任何(he)微(wei)通道以(yi)保證(zheng)隱形眼鏡(jing)的(de)視(shi)覺透明度。另外(wai)，所(suo)制備(bei)的(de)PDMS隱形眼鏡(jing)經(jing)過氧(yang)等(deng)離子體(ti)處理(li)可(ke)獲(huo)得(de)更好(hao)的(de)親(qin)水性，進(jin)壹(yi)步促(cu)進(jin)毛(mao)細(xi)管驅(qu)動(dong)周圍(wei)液體(ti)通過微(wei)通道流(liu)動至整(zheng)個鏡(jing)片(pian)表(biao)面，使(shi)隱形眼鏡(jing)鏡(jing)片(pian)保(bao)持(chi)濕潤。

圖(tu)1. 微(wei)通道嵌入式隱(yin)形眼鏡(jing)的(de)制備(bei)過程(cheng)

圖(tu)2. 采用不(bu)同方法制備(bei)的(de)PDMS隱形眼鏡(jing)鏡(jing)片(pian)

圖(tu)3. PDMS隱形眼鏡(jing)鏡(jing)片(pian)的(de)毛(mao)細(xi)管填(tian)充過程(cheng)

研(yan)究人員基於PμSL 3D打(da)印(yin)技(ji)術(shu)制備(bei)了(le)兩種(zhong)PDMS隱形眼鏡(jing)鏡(jing)片(pian)：壹(yi)種(zhong)隱形眼鏡(jing)鏡(jing)片(pian)中(zhong)的(de)微(wei)通道呈(cheng)現直(zhi)線(xian)形，光學區(qu)將(jiang)部分(fen)直(zhi)線(xian)形微(wei)通道阻(zu)斷；另壹(yi)種(zhong)隱形眼鏡(jing)鏡(jing)片(pian)中(zhong)的(de)微(wei)通道呈(cheng)現曲線(xian)形，該(gai)微(wei)通道可(ke)以(yi)保證(zheng)流體(ti)的連(lian)續(xu)流動。另外(wai)，研(yan)究人員還使(shi)用基於熔(rong)絲(si)制造(zao)技(ji)術(shu)制備(bei)的(de)隱形眼鏡(jing)鏡(jing)片(pian)作為(wei)對比(bi)，該(gai)隱形眼鏡(jing)鏡(jing)片(pian)中(zhong)的(de)微(wei)通道來(lai)源(yuan)於(yu)模具(ju)中的(de)臺(tai)階(jie)效(xiao)應(打印(yin)層(ceng)厚100μm)，且(qie)模(mo)具(ju)的(de)光學區(qu)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)手(shou)工(gong)拋光。將(jiang)上(shang)述三種(zhong)隱形眼鏡(jing)鏡(jing)片(pian)放置(zhi)於(yu)水中(zhong)以(yi)觀察(cha)毛(mao)細(xi)管填(tian)充情況(kuang)。研(yan)究結(jie)果(guo)表(biao)明，基於PμSL 3D打(da)印(yin)技(ji)術(shu)制備(bei)的(de)、具有曲線(xian)形微(wei)通道的(de)鏡(jing)片(pian)，其微(wei)通道的(de)尺(chi)寸、分(fen)布可(ke)控(kong)，且(qie)光學區(qu)未(wei)將(jiang)微(wei)通道阻(zu)斷，故液體(ti)可(ke)以(yi)通過微(wei)通道的(de)毛(mao)細(xi)管驅(qu)動(dong)作用(yong)暢通、連續(xu)、快(kuai)速的流動至(zhi)整個鏡(jing)片(pian)表(biao)面。該研(yan)究成果(guo)為(wei)用於(yu)生(sheng)物標誌物檢(jian)測(ce)的(de)微(wei)流控(kong)芯(xin)片(pian)的(de)制備(bei)提(ti)供(gong)了(le)新思(si)路(lu)，以(yi)“Self-moisturizing contact lens employing capillary flow"為(wei)題(ti)發(fa)表(biao)在(zai)Additive Manufacturing上(shang)。