Concepto y demostraciones de dispositivos microfluídicos fabricados con la impresora DIW 3D. Los dispositivos demostrados incluyen:mezclador, cámara de cultivo celular, generador de gotas, generador de gradiente multicapa, resistencia de flujo, electrodos integrados y membranas porosas integradas. Crédito:SUTD
La microfluídica es la manipulación y el estudio de litros submicroscópicos de fluidos. Las tecnologías que utilizan microfluidos se encuentran en muchos campos multidisciplinarios que van desde la ingeniería hasta la biología. Los experimentos se pueden realizar en un dispositivo del tamaño aproximado de una moneda de un dólar, reducir la cantidad de reactivos utilizados, residuos producidos, y los costos generales. Los experimentos se pueden realizar con precisión a niveles de microescala, ofreciendo tiempos de reacción reducidos y un mejor control sobre las condiciones de reacción.
El estándar de oro actual para la fabricación de dispositivos de microfluidos es la litografía blanda, donde los materiales elastoméricos se funden en un molde fabricado en una sala limpia. A pesar de las múltiples características deseables para fabricar canales de microfluidos, sin embargo, La litografía blanda es un proceso manual difícil de automatizar. Típicamente, La litografía blanda tiene un ciclo de diseño a prototipo de unos pocos días.
La impresión 3D surgió como una alternativa atractiva a la litografía blanda. Las impresoras 3D no solo pueden convertir el diseño en prototipos de trabajo reales en el orden de horas, La reciente introducción de impresoras 3D de bajo costo hace que la impresión 3D sea más accesible en general para los investigadores. Las tecnologías de impresión 3-D actuales para la fabricación de dispositivos microfluídicos tienen algunas limitaciones, a saber;
Para superar estos desafíos, Investigadores del Laboratorio de fluidos suaves de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur (SUTD) han desarrollado un método alternativo para aplicar la impresión 3-D para la fabricación de microcanales. Los investigadores aplicaron la impresión 3D de escritura directa con tinta (DIW) de sellador de silicona de curado rápido para fabricar dispositivos de microfluidos rápidamente en varios sustratos (por ejemplo, vidrio, el plastico, y membranas). El diseño de los canales fluídicos está determinado por el sellador de silicona estampado, mientras que los sustratos transparentes superior e inferior sirven para sellar los canales. El uso de sustratos transparentes permite a los investigadores obtener imágenes del canal utilizando un microscopio. Este método también permite la fabricación de canales de microfluidos que son dinámicamente sintonizables en dimensiones, que sirvieron como pequeños canales y como resistencias de flujo sintonizables.
"Al controlar la distancia entre los sustratos superior e inferior, pudimos reducir con precisión el ancho del canal hasta alrededor de 30 micrones. Esta dimensión lateral de los canales sería difícil de obtener si se emplearan impresoras 3D disponibles comercialmente. "dijo el autor principal, Terry Ching, un estudiante de posgrado del pilar de Desarrollo de Productos de Ingeniería de SUTD.
"Nuestro enfoque para aplicar la impresión 3D DIW permite el modelado directo de microcanales esencialmente en cualquier sustrato plano", dijo el profesor asistente Michinao Hashimoto, el investigador principal del proyecto.
El equipo también demostró la facilidad de modelado de barreras de silicona directamente en una placa de circuito impreso (PCB) lista para usar. integrando inmediatamente electrodos en los microcanales que funcionarían como sensores de flujo en tiempo real. Se demostró la rápida integración de membranas semipermeables a microcanales para cultivar células de queratinocitos.
