The laser beam as a "3D painter"
http://phys.org/news/2012-08-laser-3d-painter.html
By Florian Aigner, August 27, 2012
(Phys.org) -- 在微米尺度下創造三維物體的方法有很多。但材料的化學性質如何在微米的精確度下被調整呢？維也納科技大學（Vienna University of Technology）的科學家已開發出一種方法，能使分子精確地附著到正確的位置上。當生物組織生長時，這種方法允許化學訊號定位，告訴活細胞該往何處附著。這種新技術可望為感應器技術帶來希望：能創造出微小的三維「實驗室晶片（lab on a chip）」，在其中，定位精確的分子與來自環境的物質反應。
材料科學與化學
"3D-photografting（3D 光嫁接）是這種新方法的名字。二個來自維也納科技大學的研究團隊密切合作開發它：Professor Jurgen Stampfl 的材料科學團隊以及 Professor Robert Liska 的巨分子化學研究小組。"
二個研究小組過去都受到密切關注，正開發新型 3D 印表機。然而，對科學家目前正在進行的研究來說，3D 印表機並不管用："從微小的、具不同化學性質的基石拼湊出某種材料，會非常複雜，" Aleksandr Ovsianikov 說。"那就是為何我們從三維支架（scaffold）開始，接著將想要的分子精確附著在正確的位置上。"
水凝膠中分子利用雷射固定位置
科學家以所謂的水凝膠（hydrogel）開始 -- 一種以巨分子製成的材料，以一種鬆散的網狀組織（meshwork，網絡）排列。在這些分子間，仍留有大型孔隙，其他分子或甚至是細胞都能遷移通過。
特別的是，所選擇的分子被引入水凝膠網絡中，然後某些以雷射光束輻照。在這些位置上，聚焦的雷射光最強烈，光化學上不穩定的鍵結（labile bond）破裂。在那種情況下，具高度反應性的中間產物被創造出來，局部地、非常迅速地附著到水凝膠上。精確度端看雷射的透鏡系統，在維也納科技大學，可達到 4 μm 的解析度。"十分像一位藝術家，將顏色放置在畫布（canvas）的某些點上，我們能將分子置於水凝膠中 -- 不過是三維的且具高精確性，" Aleksandr Ovsianikov 說。
細胞的化學訊號
這種方法可用來以人工方式生長生物組織。如同藤蔓植物纏繞在植物架上，細胞需要某些支架讓它們能夠附著。在天然組織中，細胞外基質（ extracellular matrix）藉由使用特殊的胺基酸序列，發訊給那些它們認為會生長的細胞。
在實驗中，科學家試圖利用類似化學訊號。在各種實驗中，細胞附著能在二維的平面上被引導，但為了要生長更大的、具內部特殊構造的組織（例如毛系血管），需要真正的三維技術。
微感應器偵測分子
依靠這項應用，能使用不同的分子。3D 光嫁接並不僅對生物工程有用，其他領域也一樣，例如光伏或感應器技術。在非常小的空間中，分子能被定位，那附著到特定化學基質上，讓它們能被偵測。微型三維「實驗室晶片」將成為可能。
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