Biomateriaalien mikrovalmistusmenetelmien kehittymisen myötä voidaan valmistaa yhä paremmin solujen luonnollista mikroympäristöä mimikoivia kasvatusalustoja, joissa soluja stimuloidaan sekä mekaanisin että kemiallisin signaalein mikrofluidistiikan avulla. UV-lamppuja ja lasereita hyödyntävä valoavusteinen mikrovalmistus on yksi kehittyneimmistä menetelmistä tällaisiin sovelluskohteisiin ja menetelmää varten on kehitetty myös uusia valokovettuvia biomateriaaleja. Tämän diplomityön ensimmäinen osa on laaja kirjallisuusselvitys, joka käsittelee mikrofluidistiikan, valoavusteisen mikrovalmistuksen ja biomateriaalien hyödyntämistä soluviljelysovelluksissa. Työssä syvennytään lasermikrovalmistukseen ja valosillottuvien hydrogeelien mikrokuvioitiin. Uusi trendi mikrovalmistuksessa on valon epälineaariseen absorptioon perustuvat menetelmät, joissa päästään nanometriluokan resoluutioon. Yksi niistä on kaksifotonipolymeraatio (2PP), 3D-mikrovalmistukseen sopiva pikamallinnusmenetelmä, jolla voidaan valmistaa mielivaltaisia mikro- ja nanokuvioita. Menetelmän teorian pääpiirteet esitellään kirjallisuusselvityksessä. Biosovelluksissa 2PP:n suurin rajoite on se, että pääsääntöisesti menetelmää on tutkittu perinteisillä fotoresisteillä ja bioyhteensopivien synteettisten materiaalien tutkimus on ollut puutteellista. Tässä työssä tehdyn tieteellisen tutkimuksen tarkoitus oli kokeilla ja esitellä 2PP:oon sopivia biomateriaaleja, joista voidaan valmistaa soluyhteensopivia mikrorakenteita. 2PP-menetelmää tutkittiin polyetyleeniglykolihydrogeelillä (PEGda) sekä uudella polykaprolaktonipohjaisella oligomeerilla (PCL-o) käyttäen kaupallista fotoinitiaattoria. PCL-o on synteettinen biohajoava polymeerimateriaali, jota ei ole ennen testattu 2PP:ssa; myöskään PEGda:n 2PP-valmistusta käytetyllä lasertyypillä ei ole aiemmin raportoitu. Tutkimuksessa vertailtiin PEGda:n ja PCL-o:n sopivuutta 2PP-valmistukseen resoluutio ja prosessoitavuus huomioon ottaen. Itsekoottua Nd:YAG-laseriin perustuvaa tietokoneohjattua laitteistoa käyttäen lasialustalle polymeroitiin mikrokuvioita, jotka karakterisoitiin pyyhkäisyelektronimikroskoopilla. Työssä tutkittiin myös initiaattorikonsentraation vaikutus resoluutioon. Näytemateriaaleille tehtiin sytotoksisuuskokeet, joiden avulla arvioitiin valmistettujen mikrorakenteiden sopivuus biosovelluksiin.
Onnistuneeksi osoittautuneen tutkimuksen mukaan sekä PEGda:n että PCL-o:n prosessoitavuus 2PP:ssa oli riittävä ja käytetty laserlaitteisto soveltui tarkoitukseen hyvin; PCL-o:lla saatiin jopa 1 µm:n resoluutio. Sytotoksisuustestien perusteella molemmat materiaalit ovat ei-toksisia ja siten soveltuvat erilaisiin soluviljelysovelluksiin. Vaikka materiaalien välillä ilmeni valmistusprosessissa joitakin eroja, tämän tutkimuksen perusteella molempien materiaalien testaamista 2PP:ssa tulee ehdottomasti jatkaa. Tulevaisuudessa menetelmän käytettävyyttä voisi parantaa mm. testaamalla useampia uusia materiaaleja, tehokkaampia fotoinitiaattoreita, optisesti laadukkaampaa laitteistoa, mik-rorakenteiden sterilointia sekä soluviljelyä polymeroiduilla rakenteilla.