ETH チューリッヒレビュー: 3D プリント用光開始剤の研究動向分析

ETH チューリッヒレビュー: 3D プリント用光開始剤の研究動向分析
出典: ポリマーテクノロジー


3D プリンティング技術は、その革新的な製造方法により、バイオメディカルなどのさまざまな分野に大きな影響を与えてきました。光重合 3D 印刷、特にステレオリソグラフィーとデジタル光処理は、高解像度、高速印刷、材料設計の柔軟性を提供できることから、幅広い注目を集めています。光重合性 3D プリント樹脂の主要成分の 1 つとして、光開始剤は光架橋モノマーとともに近年目覚ましい発展と進歩を遂げています。新しい光開始剤または光開始剤システムの設計により、印刷速度が向上し、低エネルギーの可視光源を利用できるだけでなく、3D 印刷製品に追加機能をもたらし、高度な光学機器と組み合わせることで新しい印刷方法も実現できます。



最近、ETH チューリッヒ薬学部の研究者である Bao Yinyin 氏は、小分子、ポリマー、ナノアセンブリなどのさまざまな種類の開始剤システムを含め、近年の光重合 3D プリントで使用される光開始剤と光開始剤システムの開発と応用に関する研究動向を整理することに焦点を当てました。次に著者はこの分野の現在の研究状況と欠点を分析し、改善戦略と将来の研究の方向性について独自の見解を提示しました。このレビューは、Macromolecular Rapid Communication 誌に招待論文として掲載され、オープンアクセスです。

このレビューでは、この分野の発展動向を 5 つの側面から分析します。まず、低エネルギー可視光 LED 下で動作できる 3D プリント光開始剤を紹介し、近年急速に発展している青、緑、赤、白の光開始剤の分析に焦点を当てます (図 1)。その中で、3成分酸化還元光開始剤システムは、独自の利点と効率的な開始性能を示し、近赤外線3Dプリントを成功裏に実現しました。第二に、可逆的な付加開裂連鎖移動(RAFT)剤が最近 3D 印刷樹脂に導入され、その後の機能化により制御された、またはアクティブな 3D 印刷が可能になりました。また、光応答性分子(光スイッチ分子など)を光架橋モノマー設計と組み合わせることで、マルチマテリアル印刷や線形体積印刷技術などの機能的な 3D 印刷を実現します。



図1. 代表的な可視光3Dプリント用光開始剤

さらに、ポリマー光開始剤は、樹脂中の小分子光開始剤の溶解性および相溶性の問題を効果的に緩和できるため、ますます注目を集めています。

最後に、ナノ光開始剤とアップコンバージョンナノシステムの最近の急速な発展により、高解像度のハイドロゲルの調製と非破壊的な生体内印刷が現実のものとなり、高強度フェムト秒レーザーを使用せずに2光子印刷と同様の解像度と印刷精度を実現できるようになりました(図2)。



図 2. 3D プリント用のアップコンバージョン ナノ粒子。 A) NaYF4無機アップコンバージョンナノ粒子の印刷効果、B) 生体内3D印刷用の光開始剤搭載アップコンバージョンナノ粒子、C) 高精度3D印刷用の三重項消滅アップコンバージョンナノカプセル

オリジナルリンク:
https://doi.org/10.1002/marc.202200202
ナノ粒子、光開始剤

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