下产生自由基的其它光引发 剂。光引发剂如羟苯甲酮、樟脑醌等可需要共引发剂以产生有助于固化过程的自由基。共 引发剂可为二甲基氨基苯甲酸乙酯（"DMABE"）或三乙醇胺（"TEA"）或有助于光引发剂 产生自由基的任何其它试剂。用于制造过程中的光的波长、由光引发剂产生的自由基的类 型和它们的形成速率将决定引发剂在产生固化树脂所必要的交联时的效力。
[0072] 在一个实施方案中，相对于所用液体可光聚合聚合物和任何溶剂的重量计，包含 液体可光聚合材料的树脂中引发剂的重量百分数为约〇. 5% -1. 0% (w/w)。其它范围包括 约0.75%-1.5%^/^)、约1.0-2.0%^/^)、约2.0-3.0%^/^)。还涵盖少于约0.5%和 大于约3.0% (w/w)的范围。
[0073] 染赳
[0074] 如上所讨论，通过控制进入正被固化或先前固化的植入物层的可光聚合材料中的 聚合光能的渗透深度，可进一步控制cDLP过程的平面（z)间分辨率。可期望一定水平的光 渗透进入先前重构的层中以确保层之间的过固化或缝合，也称层间粘结。然而，如果光渗透 太深，则先前固化的层可能过固化而导致所得植入物或支架不期望的特性。
[0075] 向树脂中、包括向可光聚合材料中加入染料或颜料（本文中统称为"染料"）来至 少部分地控制聚合光能渗透进入支架或植入物层中的深度并因此帮助控制层间粘结。所述 染料可具有若干上面针对可光聚合材料所述的相同特性，包括无毒。例如，可提供适当控制 聚合光能渗透入支架或植入物层中的深度的染料例如偶氮-铬染料是有毒的，因此可能不 能较好地适用于植入物应用。考虑选择的染料的一种性质是其在整个重构过程中保持悬浮 于液体可光聚合树脂中的能力。对于一些染料，如果染料沉降，则可能需要停止过程并再搅 拌树脂。粘度、温度和运动可能影响溶解染料或其它树脂组分的能力。
[0076] 由于染料-引发剂包中使用的染料可能结合到支架中，故使用还可积极地影响支 架表面粗糙度、充当生物活性化合物如抗生素或以其它方式影响支架降解环境（例如，缓 冲PH，如果其否则太过酸性或碱性的话）的染料可能是有用的。在一个实施方案中，所用的 染料为盐酸强力霉素。在另一个实施方案中，所用的染料为两性霉素B。可向树脂中、包括 向可光聚合材料中加入染料如二氧化钛（Ti02)来部分地控制聚合光能渗透进入支架或植 入物层中的深度。可向树脂中、包括向液体可光聚合材料中加入除Ti02以外的染料或包括 除Ti02以外的染料的染料的组合来控制聚合光能渗透进入支架或植入物层中的深度。
[0077] 回到图1，在一个实施方案中，DMD投射器110通过基底板130向上投射光120,在 基底板之上为包含染料的树脂140。染料限制光120的渗透深度，从而改善每一个单个体素 的固化深度的控制。可改变所用染料的浓度来控制光120的渗透深度。树脂140中存在的 染料的量将影响赋予聚合反应的能量的量。
[0078] 所述染料限制聚合的深度，从而允许在不损失z方向上的分辨率的情况下使用较 高水平的辐照的选项。当前的层可在高能量水平下固化而不过度过固化先前重构的层。以 这种方式使用较高水平的光能可提高植入物生坯强度。
[0079] 在一个实施方案中，树脂中的染料浓度为所用聚合物和任何溶剂的约1-5重量％ (%w/w)以将光的渗透深度减至大约120微米，其中层50微米，70微米过固化至先前重构 的层。在另一个实施方案中，树脂中的染料浓度介于树脂中的聚合物和任何溶剂的约0. 01 和约0. 2重量％之间，但其它范围也是可能的，例如，介于树脂中的聚合物和任何溶剂的约 0. 2和0. 5%重量之间、低于约0. 2%或高于约5重量％。先前的层的过固化可选择为在约 10%和300%之间的范围内。
[0080] 染料-引发剂包
[0081] 图2示意绘制对于引发剂、光源和染料，波长与光吸收/发射量级的关系的示例性 图。染料的主要功能是阻断光。对于许多染料，这通过光吸收实现。对于其它染料，这通过 光反射或散射实现。因此，染料将与引发剂竞争光子。图2中线a和b之间的区域为cDLP 过程对光渗透深度和赋予引发剂的聚合能的量具有最大控制的区域。在线左边的波长的光 将不被染料阻断，而在线b右边的波长的光将不引起树脂的适当聚合。
[0082] 为了进一步减小光的渗透深度，可提高树脂中染料的量。然而，随着染料的量的提 高，还可能需要提高存在的引发剂的量。因此，染料和引发剂形成"染料-引发剂包"，因为 包含在树脂中的每一者的量将取决于另一者的量。此外，树脂中的一种或多种染料/引发 剂的选择将取决于3D打印过程中使用的光的波长而变化。图2的图是示例性的，可使用其 它波长的引发剂、光源或染料并导致不同的图。
[0083] 一旦制造，支架或植入物的总体强度为交联密度的函数，其可受到树脂中的组分 (例如，一种或多种染料和/或引发剂）的影响。例如，使用较多的引发剂将产生强度较高 的部件（支架、植入物等），然而，不提高染料的量，聚合的层将较厚，并且在"z"方向上的分 辨率将降低。在一些情况下，可调节组分和量使得它们共同工作。例如，当与Ti02-起使 用时，Irgacure784允许在树脂组合物中使用较少的Ti02，并且具有有益的光引发性质。在 恰当波长的光中提高能量的量也将产生更多交联。然而，这也将提高层厚度，从而降低层间 分辨率。提高树脂中聚合物的相对量也将允许产生更多交联，然而，提高聚合物的量需要提 高引发剂的量来使聚合物交联，这将提高层厚度。针对树脂选择的组分必须基于制造过程 中使用的光的波长来选择。选择将限制最好地活化引发剂的波长的光渗透树脂的染料，然 而，光渗透的限制不应该大到使得引发剂不能起作用。在一些情况下，可调节树脂使得不需 要染料，因为所选的组分允许固化期望的层厚度而无需控制光渗透。
[0084] 基本上为一种或多种光引发剂（"光引发剂"包）、被调节以在期望的层厚度和分 辨率下固化可光聚合聚合物而不使用染料的染料-引发剂包可包含第一光引发剂和第二 光引发剂，其中当在增材制造装置中暴露于第一光源时，第一光引发剂固化所述组合物，第 二光引发剂限制在增材制造装置中活化第一光引发剂的光的透射。所述光引发剂中的一种 或全部两种可为酰基氧化膦、α羟基酮、苯基乙醛酸酯、二苯甲酮或任何前述的组合，其选 择基于在增材制造装置所用的光的波长下它们的活化潜能，和它们引发增材制造过程中使 用的聚合物的光聚合的能力。当用于增材制造可吸收、生物相容性的支架或植入物时，第 一光引发剂可为ΒΑΡ0,第二光引发剂可为双（.η.5-2, 4-环戊二烯-1-基）-双（2, 6-二 氟-3-(1Η-吡咯-1-基）-苯基）钛。第一和第二光引发剂可各自以组合物中使用的聚合 物和任何溶剂的约0. 1至约5. 0重量％的量提供。
[0085] 光吸收剂
[0086] 染料-引发剂包还可包含光吸收剂。虽然1102是生物相容性的、稳定的且粒径 小，这使得其理想地用于光引发的聚合物混合物中，但其具有强光散射性质，这将导致无意 的固化（称为"暗固化"），从而导致降低的层内分辨率或"χ-y"分辨率。光散射还引起在 "z"方向上太多的固化，这可能导致支架中的孔隙处的材料的固化或导致植入物层之间其 它不希望有的聚合物固化。调节光散射和控制3D打印过程的层内（'x-y'）分辨率的一 种方式是使用光吸收剂。可向树脂中加入吸收光从而减少或防止光渗透超过已知深度的物 质。根据一个实施方案，所用的光吸收剂为羟苯甲酮（2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮），也称 "HMB"（Sigma-Aldrich，CASNo. 131-57-7)，其为紫外光吸收剂并具有以下结构：
[0087]
[0088] 羟苯甲酮吸收UV光的能力是由于分子相互作用，包括两个苯环的π键和C= 〇基团的π键的重叠，其产生完全共辄的分子。由于缺电子从羰基碳朝向苯环中的碳 的转移，c= 0基团和两个苯环的部分整合使体系稳定。Castro,G.T. ;Blanco，S.E.; Giordano,0·S.，UVSpectralPropertiesofBenzophenone.InfluenceofSolventsand Substituents,Molecules5 (3):424 (2000)〇
[0089] 也可使用具有类似的光吸收能力的其它有机化合物，如用于防晒剂中的具有生 物相容性的其它化合物。其它USFDA或其它机构批准的防晒剂包括：阿伏苯宗、苯基二 苯并咪唑四磺酸二钠（bisdisulizoledisodium)、二乙基氨基羟基苯甲酰基己基苯甲酸 酯、依莰舒、氨基苯甲酸甲酯、4-氨基苯甲酸、西诺沙酯、乙基己基三嗪酮、胡莫柳酯、4-甲 基亚苄基樟脑、辛基甲氧基肉桂酸酯、辛基水杨酸酯、帕地马酯0、苯基苯并咪唑磺酸、聚 硅氧烷-15、三乙醇胺水杨酸酯、双-乙基乙氧苯酸甲氧苯基三嗪（bemotrizinol)、二苯 甲酮1-12(2, 4-二羟基二苯甲酮、2, 2'，4, 4'-四羟基二苯甲酮、舒利苯酮、舒利苯酮钠 (sulixobenzonesodium)、2, 2' -二羟基-4, 4' -二甲氧基二苯甲酮、5-氯 _2_ 羟基二苯甲 酮、二羟苯宗、2, 2' -二羟基-4, 4' -二甲氧基二苯甲酮-5, 5' -二磺酸钠、美克西酮（2-羟 基-4-甲氧基-4' -甲基-二苯甲酮）、二苯甲酮-2、二苯甲酮-6、奥他苯酮）、甲酚曲唑三 硅氧烷、二乙基己基丁酰胺基三嗪酮（iscotrizinol)、奥克立林、bisoctrizole、氧化锌。
[0090] 在树脂组合物中组合ΒΑΡ0和Irgacure784用于一些制造应用可减少所需的光吸 收剂的量。
[0091] 选择光吸收剂的吸收光谱使得其吸收固化过程中使用的光的波长（增材制造过 程的"构造阶段"）。光吸收剂的吸收能力应使得其不抑制通过光引发剂产生自由基但应足 够大以吸收由一种或多种染料或过程中使用的其它光衰减剂散射的光，从而在xy平面中 保持分辨率。光吸收剂可为充当染料和引发剂二者的物质，因为其将防止期望量的光渗透 但其还响应带来期望的聚合的光而产生自由基。
[0092] 树脂中的光吸收剂相对于液体可光聚合聚合物和任何溶剂的重量的重量百分数 可在约：（i)0. 1 至 50% ;(ii)20-35% ;(iii)10% -30% ;(iv)0. 1-10% 内变化。
[0093] 用于制造可吸收的支架和植入物的包含光吸收剂的树脂组合物包含可光聚合材 料、聚合物和任何溶剂的重量的约〇. 1至5. 0% (w/w)的光引发剂、聚合物和任何溶剂的重 量的约5.0%至35. 0% (w/w)的光吸收剂和聚合物和任何溶剂的重量的约0. 1至5.0% (w/ w)的染料。所述组合物可任选地包含第二染料/光引发剂去，其量为聚合物和任何溶剂的 重量的约0. 1至5. 0% (w/w)。本发明涵盖的其它范围（以组分的重量相对于聚合物和任 何溶剂的重量计）包括：约〇· 1至3. 0% (w/w)的光引发剂、约0· 1至3% (w/w)的光吸收 剂和约0. 1至约3. 0% (w/w)的染料。在一个实施方案中，所述组合物包含（以组分的重 量相对于聚合物和任何溶剂的重量计）：约1. 〇至2. 0%的ΒΑΡ0、约8. 0至15. 0%或约8. 0 至约30. 0%的羟苯甲酮、约1. 0至5. 0%的Ti02和约1. 0-5. 0%的Irgacure784。在另一 个实施方案中，所述组合物包含（以组分的重量相对于聚合物和任何溶剂的重量计）约1.ο至3. 0%的ΒΑΡΟ、约0· 1至1. 0%的Irgacure784和约0· 1至1. 0%的羟苯甲酮。
[0094] 当用作光引发剂包的一部分时，树脂组合物中所需的光吸收剂的量可比其它染 料-引发剂包中少。在一些情况下，光引发剂之一也可部分地充当染料，从而限制一些活化 其它光引发剂的光。此外，光引发剂可能不像其它染料一样散射那么多光。因此，所需的光 吸收剂的量比使用染料-引发剂包的其它树脂组合物中的显著更低，并且取决于其它组分 对增材制造过程中使用的光的影响。例如，当用于包含约0.1至5% (以组分的重量相对 于聚合物和任何溶剂的重量计）的BAP0和双（.η. 5-2, 4-环戊二烯-1-基）-双（2, 6-二 氟-3-(m-吡咯-1-基）-苯基）钛（Irgacure'?784)中的每一种的光引发剂包时，羟苯 甲酮可以约0. 1至约5重量％的量加入，其以组分的重量相对于聚合物和任何溶剂的重量 计。
[0095] 根据本发明的另一个实施方案，优化用于生产如本文所涵盖的生物相容性的、可 吸收的组织工程支架或植入物的树脂组合物的组分的方法包括确定适于生产例如生物相 容性的物质和模型化使用该物质在不同浓度下随时间变化而可得到的固化深度。确定对限 制树脂中的光渗透深度具有最强能力的物质减少了测试许多组合物的固化深度所需的时 间量，和精简化确定合适的组合物以制造生物相容性植入物的过程。所述方法的步骤可包 括：（1)选择对限制活化光引发剂的光的透射显示出最大能力的物质；⑵通过以向可光聚 合的聚合物中加入光限制物质来产生不同的光限制物质浓度（基于聚合物的重量计）的测 试混合物；（3)使用增材制造装置聚合所述测试混合物；(4)绘制经聚合的测试混合物的固 化深度相对于时间的自然对数的图；（5)选择固化深度和光限制物质的相应浓度；和（6)选 择一种或多种用于最终的可光聚合组合物的试剂以使用聚合物和所选浓度的光限制物质 来构造植入物。应选择光限制物质使得其不抑制光引发剂的功能。此外，选择用于最终的可 光聚合组合物的所述一种或多种试剂之一可以为吸收在xy平面中被光限制物质散射的光 的试剂。所述方法还可包括模型化所述一种或多种其它组分的影响以实现最终的3D打印 支架或植入物的所需性质，包括但不限于定性性质、生物学性质、功能性质和化学性质。所 述方法可用于确定如上所述的树脂组合物的组分的所需浓度。
[0096] 图3中示出了在测试聚合物混合物中不同的1102浓度下时间的自然对数相对于 固化深度的图的一个实例。基于最强的光衰减物质（通常为染料或颜料）的浓度，该方法 可用来绘制和确定增材制造树脂组合物。
[0097] I架
[0098] 支架设计可包括精确地配合患者特异性缺陷部