光固化VPP技术新突破：滑铁卢大学团队用亲水硅胶20分钟打印高透氧隐形眼镜

据滑铁卢大学消息，该校化学系的研究人员开发了一个数字制造平台，可在短短20分钟内生产出患者专用的隐形眼镜。
该系统将定制镜片设计软件与一种新配方的硅胶材料以及3D打印工艺相结合，旨在让验光师在一次就诊中完成专用镜片的设计、制造和分发。

大多数隐形眼镜是按有限范围的库存尺寸生产，而非针对个体眼睛进行适配。
角膜形状不规则的患者通常需要硬性镜片才能看清物体，而达到合适的适配度可能需要多次预约，耗时数周甚至数月。
软性镜片对大多数佩戴者来说效果不错，但角膜形状不规则的人通常需要硬性镜片才能看清，调整这些镜片的合适度可能需要多次预约，耗时数周甚至数月。
滑铁卢平台是在该大学化学系开发的，旨在压缩这一周期。

硅胶在隐形眼镜中很常见，因为它具有生物相容性和高透氧性，但研究人员表示，传统的硅胶配方通常与3D打印不相容。
该团队开发了一种专为增材制造设计的亲水性硅胶材料，同时保留了隐形眼镜所需的性能，并通过光固化（槽式光聚合）技术生产。

设计软件分别处理镜片的两侧。
「我们的软件设计的镜片，内表面与患者的角膜精确匹配，外表面则提供所需的视力矫正，」滑铁卢大学化学系研究助理Sayan Ganguly博士说。
「我们创造的新型亲水性硅胶材料，结合我们的制造工艺，能够生产出光滑、透明且佩戴舒适的镜片。」

由于VPP（光固化）技术是逐层构建部件，曲面可能会产生阶梯状缺陷，从而降低光学清晰度。
但凡用逐层打印的东西，曲面都难免会有阶梯状脊线，而在镜片上，这些脊线会模糊视力并刺激眼睛。
该团队通过一种超薄非接触式涂层工艺解决了这一问题，该工艺在不改变镜片形状的前提下使表面光滑。
涂层可以平滑打印机微小的阶梯脊线，但并不能完全消除，将阶梯高度从约5微米降低到约1.2微米。

滑铁卢大学报告称，实验室测试证实了镜片具有生物相容性，团队正准备进行体内研究。
这些镜片透过的氧气量足以达到硬性透氧性镜片的标准，但不如市场上最好的产品。
打印一个镜片需要12分钟，加上清洗和涂层总共15到20分钟，该工艺仍需证明其能够在大规模生产中可靠运行。
更大的障碍在于临床方面——这些镜片只在实验室和培养细胞上测试过，没在真眼睛上戴过，所以舒适度和安全性还是未知数。
团队还需要进行眼部试验、获得监管批准，并寻找制造合作伙伴，然后才能让验光师使用这些镜片。
目前，20分钟镜片只是一个有前景的概念验证，而不是患者可以使用的产品。

研究人员已提交了一份涵盖硅胶材料的临时专利，并正在准备完整的专利申请。
该团队与滑铁卢大学和香港理工大学联合成立的视觉与眼科研究中心合作，正在推动该平台走向商业化。
该项目在2026年6月的上海国际发明展览会上获得了金奖。
这项工作得到了加拿大自然科学与工程研究委员会（NSERC）授予Tang的两项资助，以及香港InnoHK计划的额外资助。

「我们对这项成果感到非常兴奋，因为它使我们更接近真正个性化的隐形眼镜，」滑铁卢大学化学系教授Shirley Tang博士说。
「我们的技术生产出的镜片具有患者特异性表面，可实现精确贴合，同时提供商业隐形眼镜所期望的光学清晰度和机械性能。」

这项研究题为《通过光固化打印和非接触式流化涂层制造患者特异性硬性隐形眼镜》，由Sayan Ganguly作为第一作者领导，合著者包括Astrid Stinson和Fatemeh Parniani，以及监督该项目的资深作者Xiaowu Shirley Tang，并发表在《Materials & Design》期刊上。

滑铁卢的策略与其说是关于一台更快的打印机，不如说是将制造环节转移到患者所在的地方。
团队瞄准的是专业和硬性镜片领域，该领域目前依赖于多次就诊和异地制造，这是标准模具无法满足圆锥角膜、疤痕或其他非典型角膜患者需求的细分市场。
这一雄心与之前的举措不谋而合。
荷兰的Luxexcel公司将其眼科镜片增材制造工艺从试点阶段推进到从安装在美国和欧洲各地的ISO认证平台上每天发货商业镜片，将打印定位为绕过传统研磨抛光镜片制造中约80%材料浪费的方式。
其VisionPlatform结合了工业打印机、镜片设计软件和工作流程工具，可以一步生产出符合ANSI、ISO和FDA标准的镜片。

滑铁卢攻克的光学质量难题也吸引了其他实验室。
西北大学麦考密克工程学院的研究人员构建了一种打印高质量光学镜片的方法，并直接遇到了同样的障碍。
他们打印的第一个镜片显示出明显的阶梯效应，因为典型的层厚约5微米，远大于可见光约0.5微米的波长，导致表面过于粗糙，无法清晰成像。
该团队认为这项技术可以用于为圆锥角膜导致角膜变形的患者定制隐形眼镜。

方向很明确，镜片制造正在从工厂转移到诊所。
滑铁卢的可打印硅胶和光滑涂层工艺推动了这一转变。
临床试验的结果将决定当日镜片是否成为标准。