增材制造（AM）是一种通过沉积或光固化材料来构建复杂几何结构的新兴技术。它包括熔融沉积成型（FDM）、喷墨打印、双光子聚合（TPP）和Vat光聚合（VPP）。
在3D微结构制造中，基于光聚合的3D打印技术已成为实现微米或亚微米分辨率结构的有效方法，尤其是立体光刻（SLA）和数字光处理（DLP）技术。
DLP的投影微立体光刻（PμSL）在制作微流控芯片方面具有显著优势，如快速制备、灵活构建复杂三维结构，以及无需净化室和专业人员，能够实现传统MEMS工艺无法制造的复杂曲面和一体化芯片接口打印。
1. PμSL技术的工作原理
PμSL技术的打印系统由光引擎、投影物镜、电动工作台和树脂槽四个子系统组成。
该技术采用逐层加工的方法来制造复杂的三维结构，通过紫外光引发光敏材料的光聚合反应，将液态光敏材料转变为固态，利用计算机生成的动态掩膜图像进行单次面曝光，构建固化层。
每完成一层光聚合后，成型平台会移动一个层厚间隔，直至完成3D打印。光敏树脂配方一般由单体、光引发剂和光吸收剂组成。
在PμSL技术中，光引擎包括光源和可动态生成掩膜图像的设备，通常采用数字微镜设备（DMD）或液晶显示器（LCD）。
相较于LCD，DMD在对比度和开关响应速度上更具优势，尤其适合紫外光处理。目前，市场上的高精度PμSL打印系统几乎全部采用DMD来生成掩膜图像。
2. PμSL技术制备微流控芯片的发展
利用PμSL技术制作微流控芯片主要有两种方式：间接制作和直接制作。
间接制作方式首先通过3D打印制作模具，再进行翻模。这种方法需要对光固化模具进行特殊处理，以避免PDMS与模具粘连，同时还需进行后续的键合工艺。
直接制作方式则分为两类：第一类是先打印开放式管道结构，再通过胶粘等方法与其他材料结合形成封闭管道；第二类是一体化打印封闭管道，实现单步快速成型微流控器件。
1) 高精度打印
在PμSL技术中，微通道打印精度可以从Z轴和XY平面两个方向进行提升。XY平面精度主要依赖于光学系统的性能，与DMD分辨率和光学放大系统有关。除了优化光学系统，基于图像识别的方法也能有效提高XY平面精度。
Z轴分辨率则主要由材料的光穿透深度决定，这个数值可以通过固化深度和相应曝光时间的对数拟合实验测量得出。提高Z轴精度主要可以从以下三个方面入手：优化光路和树脂配方、针对不同层采用不同的打印方式进行优化、优化图像。
调整光学系统以及在树脂材料中添加光吸收剂是常见的优化方法。添加光吸收剂可以降低液体树脂的光穿透深度，使得打印过程更加可控，从而提升Z轴打印精度和XY平面特征尺寸。
2) 多材料打印
与单材料3D打印不同，多材料打印技术能够使同一芯片在不同结构中展现出多样的性能特点，提升微流控器件的功能性，拓宽其潜在应用范围。
目前，多材料一体化打印技术面临的主要挑战在于实现材料的快速切换，以及有效去除打印结构上的残留树脂，以防止不同材料之间的相互污染。
3. PμSL技术在微流控芯片中的应用
1) 微流控功能器件
PμSL技术为制造高度集成的芯片提供了新的可能，使得在微流控芯片上实现多种液体操控与反应成为现实。已有研究将薄膜阀门的直径从300μm缩小到46μm，并成功制作了尺寸为15μm×15μm的挤压阀。
随着芯片尺寸的减小，与外部流体或气动装置的连接变得更加困难，因此高密度接口成为微流控技术的重要需求。
一些学者利用3D打印技术在微流控芯片内打印出直径为300μm的阀门，包含两个气动驱动通道和两个流体通道，创造了当时最小的3D打印阀门。
此外，微液滴生成芯片和微混合器也是近年来3D打印的重要应用。
基于PμSL技术制造的单乳液和双乳液微液滴生成芯片，能够同时实现五个平行通道的单乳液生成，推动了高通量微流控技术的发展。
该技术可以在同一设备上生成不同类型的乳液，并在清洗后多次重复使用，特别是在液滴形成方面，无需表面处理的优势显著。
随着细胞分选在医学领域的重要性日益增加，利用3D打印技术制作惯性微流控芯片进行细胞分离的方法也受到了广泛关注。研究团队设计了一种模块化微流体系统，包含两个微混合器、一个螺旋微流体分离器和一个微流体浓缩器。
2) 器官芯片
人体器官通过复杂的生物物理和生物化学血管网络形成三维运输机制，为细胞提供外部环境，但这些机制一直难以研究。
随着PμSL打印技术的发展，可以制造复杂的多血管拓扑结构，具有广泛的生物材料和组织工程应用前景。
研究人员使用具有良好生物相容性的食品染料添加剂作为光吸收剂，利用PμSL技术构建了基于三维数学算法的纠缠血管网络立体结构，并在相邻的两个通道中分别灌注人红细胞和氧气，以评估血管间的间质运输效率，从而证明了氧气在3D纠缠网络中的传输可行性。
器官芯片对打印材料的生物相容性要求较高，材料选择受到限制。光敏树脂材料可能导致较大细胞毒性，而生物相容性好的水凝胶材料则可能无法满足器官芯片的机械性能要求。
通过调整打印硬件（如打印平台）、树脂配方（如光引发剂和光吸收剂）以及采用专用后处理（如紫外照射、溶剂萃取），可以满足透明性、细胞相容性和打印分辨率的要求。
利用三种不同的树脂材料制作器官芯片，均成功实现了细胞培养。其中，丙烯酸酯-PDMS表现出良好的生物相容性，能够支持肺和皮肤上皮细胞的生长，且没有基因毒性效应，同时避免了PDMS小分子吸附的问题。
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