Abstract Micro/nano-fabrication technology via two-photon polymerization (TPP) nanolithography is a powerful and useful manufacturing tool that is capable of generating two dimensional (2D) to three dimensional (3D) arbitrary micro/nano-structures of various materials with a high spatial resolution. This technology has received tremendous interest in cell and tissue engineering and medical microdevices because of its remarkable fabrication capability for sophisticated structures from macro- to nano-scale, which are difficult to be achieved by traditional methods with limited microarchitecture controllability. To fabricate precisely designed 3D micro/nano-structures for biomedical applications via TPP nanolithography, the use of photoinitiators (PIs) and photoresists needs to be considered comprehensively and systematically. In this review, widely used commercially available PIs are first discussed, followed by elucidating synthesis strategies of water-soluble initiators for biomedical applications. In addition to the conventional photoresists, the distinctive properties of customized stimulus-responsive photoresists are discussed. Finally, current limitations and challenges in the material and fabrication aspects and an outlook for future prospects of TPP for biomedical applications based on different biocompatible photosensitive composites are discussed comprehensively. In all, this review provides a basic understanding of TPP technology and important roles of PIs and photoresists for fabricating high-precision stimulus-responsive micro/nano-structures for a wide range of biomedical applications.

中文翻译：

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用于制造生物医学应用的刺激响应微/纳米结构的双光子聚合纳米光刻技术

摘要 通过双光子聚合 (TPP) 纳米光刻的微/纳米制造技术是一种强大而有用的制造工具，能够生成二维 (2D) 到三维 (3D) 各种材料的任意微/纳米结构，并具有高空间分辨率。该技术在细胞和组织工程以及医学微器件中引起了极大的兴趣，因为它具有从宏观到纳米尺度的复杂结构的卓越制造能力，这是传统方法难以实现的，微结构可控性有限。为了通过 TPP 纳米光刻技术为生物医学应用制造精确设计的 3D 微/纳米结构，需要全面系统地考虑光引发剂 (PI) 和光刻胶的使用。在这次审查中，首先讨论了广泛使用的市售 PI，然后阐明了用于生物医学应用的水溶性引发剂的合成策略。除了传统的光刻胶之外，还讨论了定制的刺激响应光刻胶的独特特性。最后，全面讨论了当前材料和制造方面的局限性和挑战，以及基于不同生物相容性光敏复合材料的 TPP 在生物医学应用中的未来前景展望。总之，这篇综述提供了对 TPP 技术的基本理解，以及 PI 和光刻胶在制造用于广泛生物医学应用的高精度刺激响应微/纳米结构中的重要作用。随后阐明了用于生物医学应用的水溶性引发剂的合成策略。除了传统的光刻胶之外，还讨论了定制的刺激响应光刻胶的独特特性。最后，全面讨论了当前材料和制造方面的局限性和挑战，以及基于不同生物相容性光敏复合材料的 TPP 在生物医学应用中的未来前景展望。总之，这篇综述提供了对 TPP 技术的基本理解，以及 PI 和光刻胶在制造用于广泛生物医学应用的高精度刺激响应微/纳米结构中的重要作用。随后阐明了用于生物医学应用的水溶性引发剂的合成策略。除了传统的光刻胶之外，还讨论了定制的刺激响应光刻胶的独特特性。最后，全面讨论了当前材料和制造方面的局限性和挑战，以及基于不同生物相容性光敏复合材料的 TPP 在生物医学应用中的未来前景展望。总之，这篇综述提供了对 TPP 技术的基本理解，以及 PI 和光刻胶在制造用于广泛生物医学应用的高精度刺激响应微/纳米结构中的重要作用。讨论了定制的刺激响应光刻胶的独特特性。最后，全面讨论了当前材料和制造方面的局限性和挑战，以及基于不同生物相容性光敏复合材料的 TPP 在生物医学应用中的未来前景展望。总之，这篇综述提供了对 TPP 技术的基本理解，以及 PI 和光刻胶在制造用于广泛生物医学应用的高精度刺激响应微/纳米结构中的重要作用。讨论了定制的刺激响应光刻胶的独特特性。最后，全面讨论了当前材料和制造方面的局限性和挑战，以及基于不同生物相容性光敏复合材料的 TPP 在生物医学应用中的未来前景展望。总之，这篇综述提供了对 TPP 技术的基本理解，以及 PI 和光刻胶在制造用于广泛生物医学应用的高精度刺激响应微/纳米结构中的重要作用。全面讨论了材料和制造方面的当前局限性和挑战，以及基于不同生物相容性光敏复合材料的 TPP 在生物医学应用中的未来前景展望。总之，这篇综述提供了对 TPP 技术的基本理解，以及 PI 和光刻胶在制造用于广泛生物医学应用的高精度刺激响应微/纳米结构中的重要作用。全面讨论了材料和制造方面的当前局限性和挑战，以及基于不同生物相容性光敏复合材料的 TPP 在生物医学应用中的未来前景展望。总之，这篇综述提供了对 TPP 技术的基本理解，以及 PI 和光刻胶在制造用于广泛生物医学应用的高精度刺激响应微/纳米结构中的重要作用。