近年來，隱形眼鏡除了用于視力矯正和裝飾品之外，還可作為智能傳感平臺用于實時監(jiān)測人體的健康狀況。但是，佩戴隱形眼鏡通常會導(dǎo)致干眼癥及相關(guān)炎癥或者角膜損傷。目前，保持隱形眼鏡鏡片濕潤的方法主要有兩種：一種方法是利用隱形眼鏡表面的單層石墨烯涂層減少水分蒸發(fā)，但是該方法制備工藝比較復(fù)雜；另一種方法是利用電滲流保持鏡片濕潤，但是該方法需要生物兼容性電池。隱形眼鏡常見的制備工藝有離心澆鑄法、模壓法及車床加工工藝，其中，離心澆鑄法和模壓法需要先通過車床加工工藝制備模具。車床加工不僅存在成本高、周期長、加工幾何形狀受限的缺點，而且直接制備的隱形眼鏡需要立即進行鏡片的水合，以避免鏡片發(fā)生破裂。隨著增材制造技術(shù)的發(fā)展，3D打印技術(shù)已被用于制造隱形眼鏡或者隱形眼鏡的模具。同車床加工工藝相比，3D打印技術(shù)具有加工成本低、加工效率高以及加工結(jié)構(gòu)可定制化等優(yōu)勢。然而，3D打印技術(shù)固有的逐層制造方式會產(chǎn)生臺階效應(yīng)，且成型精度越低，打印層厚越大，臺階效應(yīng)越明顯，該效應(yīng)將會導(dǎo)致鏡片加工需要額外的拋光打磨，限制了3D打印技術(shù)在鏡片加工中的應(yīng)用。因此，提高成型精度、降低打印層厚、抑制臺階效應(yīng)對于3D打印技術(shù)在隱形眼鏡制備中的應(yīng)用極為重要。

近日，馬尼帕爾高等教育學(xué)院Sajan D. George課題組基于面投影微立體光刻(PμSL) 3D打印技術(shù)結(jié)合PDMS澆鑄工藝制備了微通道嵌入式隱形眼鏡，該隱形眼鏡可以利用微通道的毛細(xì)作用實現(xiàn)自保濕功能。研究人員基于PμSL (microArch S140，摩方精密) 3D打印技術(shù)制備了凹模模具，為減小打印模具的臺階效應(yīng)，打印層厚降低至10μm。模具的基弧是8.5mm，直徑是15mm，內(nèi)表面有大量微通道，該微通道的寬度、深度以及間距均為100μm；另外，內(nèi)表面還設(shè)計有直徑8mm的光學(xué)區(qū)，該區(qū)域無任何微通道以保證隱形眼鏡的視覺透明度。另外，所制備的PDMS隱形眼鏡經(jīng)過氧等離子體處理可獲得更好的親水性，進一步促進毛細(xì)管驅(qū)動周圍液體通過微通道流動至整個鏡片表面，使隱形眼鏡鏡片保持濕潤。

圖1. 微通道嵌入式隱形眼鏡的制備過程

圖2. 采用不同方法制備的PDMS隱形眼鏡鏡片

圖3. PDMS隱形眼鏡鏡片的毛細(xì)管填充過程

研究人員基于PμSL 3D打印技術(shù)制備了兩種PDMS隱形眼鏡鏡片：一種隱形眼鏡鏡片中的微通道呈現(xiàn)直線形，光學(xué)區(qū)將部分直線形微通道阻斷；另一種隱形眼鏡鏡片中的微通道呈現(xiàn)曲線形，該微通道可以保證流體的連續(xù)流動。另外，研究人員還使用基于熔絲制造技術(shù)制備的隱形眼鏡鏡片作為對比，該隱形眼鏡鏡片中的微通道來源于模具中的臺階效應(yīng)(打印層厚100μm)，且模具的光學(xué)區(qū)需要進行手工拋光。將上述三種隱形眼鏡鏡片放置于水中以觀察毛細(xì)管填充情況。研究結(jié)果表明，基于PμSL 3D打印技術(shù)制備的、具有曲線形微通道的鏡片，其微通道的尺寸、分布可控，且光學(xué)區(qū)未將微通道阻斷，故液體可以通過微通道的毛細(xì)管驅(qū)動作用暢通、連續(xù)、快速的流動至整個鏡片表面。該研究成果為用于生物標(biāo)志物檢測的微流控芯片的制備提供了新思路，以“Self-moisturizing contact lens employing capillary flow"為題發(fā)表在Additive Manufacturing上。

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https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.102842