有许多方法可以在微米计尺上制造三维物体，然而，一种材料的化学特性如何能够以微米的精度进行调节？维也纳科技大学（Vienna University of Technology）的科学家发现了一种能够使分子准确附着到准确位置上的方法。当生物组织生长时，这种方法可以允许化学信号的定位，并反馈到生命细胞，让其知道可以附着在哪里。这一新技术同样给传感器技术带来希望：一个小小的三维的“芯片实验室”（lab on a chip）被创造出来了，里面准确定位的分子根据周围环境作出物质反应。

由光接枝（180µm宽度）产生的三维模型。荧光分子附着在水凝胶上，产生了一个显微三维模型。

材料科学与化学
这种新方法的名字叫三维光接枝（3D-photografting），是由来自维也纳科技大学的两个研究小组紧密合作研究出来的：Jurgen Stampfl教授指导的材料科学研究小组和Robert Liska教授指导的微分子化学研究小组。这两个研究小组以前就因为发明了多款新型的三维打印机而引起学界极大的关注。然而，对于现在科学家们正在研究的应用来说，三维打印可不会发挥很大作用：“在有着不同化学特性的微细构造单元（building blocks）里将同一种材料放置在一起是极度复杂的”，Aleksandr Ovsianikov说。“这就是为什么我们从三维支架（scaffold）开始，然后将所需分子准确附着在正确的位置上。”

3D光接枝：激光射进水凝胶（黄色），分子附着在空间的特殊点上（绿色）。

水凝胶里的分子被激光紧紧锁在位置上

科学家开始使用一块水凝胶（一种高分子材料）做试验，里面排列着松散的网状结构。在这些分子间，留有大的缝隙，其他分子甚至细胞都可以穿梭移动。

将特别选定的分子导入水凝胶结构内，然后使用激光束辐射若干个点。在激光束聚焦最多的位置，一个光化学活性键被破坏。这样，高活性的中间分子（intermediates）就被制造出来，并迅速地附着到水凝胶上。其精度取决于激光器的透镜系统，在维也纳科技大学可以提供一个精度达4µm的解决方案。“这就类似一个艺术家，将不同颜色涂画到画布上不同位置，我们可以在水凝胶里定位分子，而且是高精度的、三维的操作。”Aleksandr Ovsianikov说。

传送给细胞的化学信号

这一技术可以被用来人工增生生物组织，就像一种攀爬植物附着在藤架上，细胞也需要某些支架来依附。在自然组织里，细胞外的基质通过某些特殊的氨基酸序列向细胞发出信号，指示它们在哪里生长。

在实验室里，科学家尝试使用类似的化学信号。在许多实验中，细胞附着能够在二维表面被引导发生，但是为了在特殊的内部结构（比如毛细管）生长更大的组织，非常需要真正的三维技术。

微传感器探测分子

根据不同的应用，可以使用不同的分子来做试验。三维光接枝技术不仅在生物工程作用大，在其他领域如光电池、传感器技术等应用前景非常广阔。在一个小小的空间里，分子能够被人为地定位附着到特殊的化学物质，并可以被探测到。这使一个显微的三维“芯片实验室”成为可能。

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