3D打印以其快速，精准的特点，成为目前制造行业、食品工程和生物医学领域最受关注的技术之一。然而，传统打印设备的庞大体积，以及缺少易于操作的界面限制了3D打印的应用。

  近日，哈佛大学医学院Y. Shrike Zhang教授课题组以智能手机为平台开发出便于操作的3D打印App，利用智能手机驱动的投影仪及数字光处理（digital light processing）技术，设计出便于携带的3D打印装置（图1）。该团队开发的这款基于智能手机的3D打印机，实现了集打印文件获取、处理和快速打印为一体的新型便携式打印平台，为DLP打印技术在生物医学和生活教育领域，特别是在资源有限的环境中的广泛使用提供了可能。

图1 基于智能手机的便携式DLP 3D打印示意图

以智能手机为平台的便携式DLP 3D打印机

  本研究中搭建的便携式3D打印设备，主要由智能手机和手机控制的投影仪构成，打印所需的图案由投影仪发出，经光学元件反射并聚焦后，照射在液体墨水中以逐层打印的方式获得3D结构（图2）。

图2 以智能手机为平台的便携式DLP 3D打印机的硬件组成

多种打印墨水在以智能手机为平台的便携式DLP 3D打印机中的可打印性

  为论证搭建的基于智能手机的DLP 3D打印机对各种墨水的可打印性，商业树脂及多种水凝胶墨水，包括聚乙二醇二丙烯酸酯（polyethylene (glycol)-diacrylate，PEGDA）、甲基丙烯化明胶（gelatin methacryloyl，GelMA）及烯丙基化明胶（allylated gelatin，GelAGE），被证明能够成功构建一系列具有表面微结构、多孔特征或中空管状构造，以及模拟器官形态的3D结构（图3）。

图3 采用基于智能手机的DLP 3D打印商业树脂及多种水凝胶墨水

以智能手机为平台的便携式DLP 3D打印机在骨移植物及原位生物打印中的应用

  研究人员进一步将该智能手机DLP 3D打印装置应用于骨移植支架的打印中。实验显示成功打印出模拟骨内部结构的骨移植物（图4a）。为进一步证明其在原位生物打印中的可能，研究人员将肌肉组织缺损部位浸入包含小鼠成肌细胞（C2C12）的GelMA生物墨水中，进行原位（生物打印。结果显示打印结构与肌肉组织连接完整，并且细胞能在打印的结构中存活良好（图4b）。

图 4 智能手机DLP 3D打印机在骨移植支架打印及原位生物打印中的应用

3D扫描App辅助获得3D打印模型设计

  考虑到之前的3D打印要求技术人员熟悉3D模型设计，而这一点很难在资源有限的条件下实现。因此本研究中，结合智能手机的3D扫描App和摄像头，轻松的获取了用于打印的3D结构设计文件，从而降低了3D打印技术的操作门槛。

图 5 利用智能手机3D扫描App获取3D打印模型设计

  该文章以“A Smartphone-Enabled Portable Digital Light Processing 3D Printer” 为题发表在先进材料《Advanced Materials》上。上海交通大学生物医学工程学院和哈佛大学医学院联合培养博士生李婉露和哈佛大学医学院博士后王冕为论文的共同第一作者，通讯作者为哈佛大学医学院Y. Shrike Zhang教授和新西兰奥塔哥大学基督城分校的Khoon S. Lim。

  文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202102153