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首頁 > 資訊中心青島3D打印雙光子聚合
發(fā)布時間：2024-04-09
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導(dǎo)讀：進入21世紀以來， 3D打印領(lǐng)域取得了重大進步。最近，科學家應(yīng)用對雙光子吸收 (2PA) 和雙光子聚合 (2PP) 的理解來解鎖3D打印、3D生物打印和微加工的新可能性和應(yīng)用。新 2PP 方法的開發(fā)為創(chuàng)建亞微米分辨率的結(jié)構(gòu)打開了大門。本文介紹了 2PA 和 2PP 的現(xiàn)象、它們與傳統(tǒng)的單光子吸收有何不同，以及2PP在生物打印中的應(yīng)用。此外，本文還重點介紹了2PP目前在生物打印中應(yīng)用的一些缺點，以及2PP在器官移植、藥物開發(fā)和個性化醫(yī)療領(lǐng)域的未來發(fā)展方向。
雙光子吸收 (2PA)、三線態(tài)和聚合 (2PP) 反應(yīng)
兩個光子會比一個更好嗎？ 2PA 比單光子吸收 (1PA) 具有顯著優(yōu)勢。這些優(yōu)勢帶來了顯微鏡、微加工、光動力療法和3D生物打印領(lǐng)域的重大創(chuàng)新[1]。
傳統(tǒng)的1PA 指的是人們早年在大學演講廳可能聽到的術(shù)語“吸收”或“吸收率”?；驹硎翘幱凇盎鶓B(tài)”（S 0 ）的分子吸收特定量子化能量的光子，占據(jù)基態(tài)分子軌道的兩個電子之一被激發(fā)到“激發(fā)態(tài)”，也稱為“激發(fā)態(tài)”。 (S1 )。
圖 1：apdt 通過 I 型和 II 型光動力機制生成 ROS 的 Jablonski 圖。兩種類型的 ROS 都可以損害生物分子并破壞或殺死所有已知類別的病原微生物
從分子的激發(fā)態(tài)，一些基本的化學和物理可以并且確實發(fā)生，如圖 1 所示。激發(fā)態(tài)電子最常見的躍遷是“松弛”回基態(tài)。這種弛豫過程將通過兩種途徑釋放電子吸收的能量：內(nèi)部轉(zhuǎn)換（熱量）或釋放光，這一過程通常稱為熒光[1]。然而，在某些芳香族分子中，會發(fā)生躍遷，激發(fā)態(tài)電子將“翻轉(zhuǎn)其自旋”。這種轉(zhuǎn)變稱為系統(tǒng)間跨越（ISC）。
ISC的結(jié)果是一種稱為“三重態(tài)”(T 1 ) [2] 的激發(fā)態(tài)。三重態(tài)很特殊，因為激發(fā)態(tài)電子現(xiàn)在與基態(tài)的其余電子具有相同的自旋。激發(fā)態(tài)電子翻轉(zhuǎn)其自旋的結(jié)果是三重激發(fā)態(tài)具有更長的“壽命”。更長的壽命是洪德定律和分子軌道理論中的奧夫鮑原理的產(chǎn)物，該原理指出軌道最多可以容納兩個自旋相反的電子。
由于三重態(tài)內(nèi)激發(fā)態(tài)電子的自旋對齊，電子從激發(fā)態(tài)到基態(tài)的弛豫過程成為“自旋禁止”躍遷。這是因為激發(fā)態(tài)電子需要自旋反轉(zhuǎn)才能返回基態(tài) (S 0 ) [1–3]。
這種弛豫過程被稱為磷光，可以在一些常見的家用材料中看到，在沒有電源輸入的情況下關(guān)燈后，這些材料會繼續(xù)發(fā)光。分子從單重激發(fā)態(tài)躍遷到三重激發(fā)態(tài)的能力受到多種因素的影響，但最重要的是重原子效應(yīng)、共軛和平面性 [2]。
雙光子吸收 (2PA)、三線態(tài)和聚合 (2PP) 反應(yīng)
兩個光子會比一個更好嗎？ 2PA 比單光子吸收 (1PA) 具有顯著優(yōu)勢。這些優(yōu)勢帶來了顯微鏡、微加工、光動力療法和3D生物打印領(lǐng)域的重大創(chuàng)新[1]。
傳統(tǒng)的1PA 指的是人們早年在大學演講廳可能聽到的術(shù)語“吸收”或“吸收率”?；驹硎翘幱凇盎鶓B(tài)”（S 0 ）的分子吸收特定量子化能量的光子，占據(jù)基態(tài)分子軌道的兩個電子之一被激發(fā)到“激發(fā)態(tài)”，也稱為“激發(fā)態(tài)”。 (S1 )。
圖 1：apdt 通過 I 型和 II 型光動力機制生成 ROS 的 Jablonski 圖。兩種類型的 ROS 都可以損害生物分子并破壞或殺死所有已知類別的病原微生物
從分子的激發(fā)態(tài)，一些基本的化學和物理可以并且確實發(fā)生，如圖 1 所示。激發(fā)態(tài)電子最常見的躍遷是“松弛”回基態(tài)。這種弛豫過程將通過兩種途徑釋放電子吸收的能量：內(nèi)部轉(zhuǎn)換（熱量）或釋放光，這一過程通常稱為熒光[1]。然而，在某些芳香族分子中，會發(fā)生躍遷，激發(fā)態(tài)電子將“翻轉(zhuǎn)其自旋”。這種轉(zhuǎn)變稱為系統(tǒng)間跨越（ISC）。
ISC的結(jié)果是一種稱為“三重態(tài)”(T 1 ) [2] 的激發(fā)態(tài)。三重態(tài)很特殊，因為激發(fā)態(tài)電子現(xiàn)在與基態(tài)的其余電子具有相同的自旋。激發(fā)態(tài)電子翻轉(zhuǎn)其自旋的結(jié)果是三重激發(fā)態(tài)具有更長的“壽命”。更長的壽命是洪德定律和分子軌道理論中的奧夫鮑原理的產(chǎn)物，該原理指出軌道最多可以容納兩個自旋相反的電子。
由于三重態(tài)內(nèi)激發(fā)態(tài)電子的自旋對齊，電子從激發(fā)態(tài)到基態(tài)的弛豫過程成為“自旋禁止”躍遷。這是因為激發(fā)態(tài)電子需要自旋反轉(zhuǎn)才能返回基態(tài) (S 0 ) [1–3]。
這種弛豫過程被稱為磷光，可以在一些常見的家用材料中看到，在沒有電源輸入的情況下關(guān)燈后，這些材料會繼續(xù)發(fā)光。分子從單重激發(fā)態(tài)躍遷到三重激發(fā)態(tài)的能力受到多種因素的影響，但最重要的是重原子效應(yīng)、共軛和平面性 [2]。