水凝胶是一种能够从水环境中吸水溶胀但不溶解的三维(3D)网状聚合物,具有良好的生物相容性,与生物体内细胞外基质(ECM)具有高度的相似性,所以水凝胶被广泛用于药物递送和组织工程等生物医药领域的研究。为了更好地模拟生物体内细胞所处的微环境ECM,需要水凝胶具有更精确的构象。传统微加工技术加工的水凝胶分辨率不高,而双光子聚合微加工(TPPM)技术具有三阶非线性光学性质,聚合反应只发生在激光焦点附近的极小体积内,所以能够加工出任意高分辨率3D水凝胶微结构。然而,在TPPM中,激光焦点受电脑控制,轨迹确定,如果已加工的部分刚性不够,发生变形,那么将不能加工出完整的微结构。所以保证TPPM加工的聚合物具有一定的刚性,将有助于加工出高分辨率的3D水凝胶微结构。此外,水凝胶的刚性对细胞行为有重要影响。针对这些问题,本研究首先进行了光刻胶的优化,选择出最优的光刻胶体系,并利用此光刻胶加工的微结构进行了杨氏模量研究。本文通过加工不同模型的水凝胶微结构,对比微结构分辨率,确定了最优光刻胶体系。在扫描速度为10μm/s时,这种光刻胶的线加工阈值为3.50 mW,对应的线宽为151 nm。利用光刻胶加工了30μm×30μm×5μm的长方体微结构,研究了空气中不同激光功率、激光扫描速度以及层间距下的微结构的杨氏模量,分别为10~18 MPa、9.0~16.5 MPa和8.7~28.8 MPa,并研究了水相中不同层间距下微结构的杨氏模量,值为3~6.5 MPa,接近软骨组织的杨氏模量,有望用于骨组织工程修复。此外,通过调节参数,利用光刻胶加工了各种各样的30°、45°、60°和90°等不同角度的红细胞微结构及其他复杂水凝胶微结构,有望更好地模拟细胞微环境。