微流控芯片再升級!科學家首次通過微米級3D打印技術(shù),開發(fā)用于醫(yī)學檢驗的多功能曲面微流控芯片
??隨著近年來微流控芯片技術(shù)越來越成熟,微流控芯片的延伸科技越來越廣泛,其中最重要的應(yīng)用于醫(yī)學領(lǐng)域,極大的改變了傳統(tǒng)的醫(yī)學研究方式。
??據(jù)轉(zhuǎn)化醫(yī)學網(wǎng)早前報道,明尼蘇達大學的研究人員3D打印出了能夠正常運轉(zhuǎn)的厘米級人類心臟泵,以及能夠模擬患者真實感受的心臟瓣膜模型。
??而近期,在一項新研究中,明尼蘇達大學的研究人員與美國陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部士兵中心合作,以微米級3D打印技術(shù)開發(fā)出了一種獨特的微流控芯片,該芯片可以自動生成用于化驗和診斷的傳感器,以及用于各種醫(yī)學檢驗和其他應(yīng)用的分析。
??該團隊首次在曲面上完成這類結(jié)構(gòu)的3D打印,這為未來人們直接將它們打印在皮膚上,以進行實時的體液檢測邁出了第一步。
??該研究由明尼蘇達大學機械工程系教授Michael McAlpine領(lǐng)導,并于10月9日發(fā)表在《科學進展》雜志,題為“3D printed self-supporting elastomeric structures for multifunctional microfluidics”。
??微流控技術(shù)是一個快速發(fā)展的領(lǐng)域,該技術(shù)可控制微米級(百萬分之一米)的流體流動。微流控技術(shù)廣泛應(yīng)用于環(huán)境傳感、醫(yī)學診斷(如COVID-19和癌癥)、妊娠檢測、藥物篩選和分娩以及其他生物檢測。
??目前,全球微流控市場價值估計為數(shù)十億美元。微流控設(shè)備通常使用光刻技術(shù)在可控環(huán)境的潔凈室中制造,該技術(shù)復雜且繁瑣。制造過程使用硅酮液體,該液體流過圖案表面,然后固化,以使圖案在固化的硅酮板中形成通道。
??在這項新研究中,研究人員通過3D打印一步完成了微流控通道。他們使用定制的3D打印機,在開放的實驗室環(huán)境中直接在表面上打印微流控通道。這些通道的直徑約為300微米,約為人類頭發(fā)直徑的三倍。研究小組表明,該通道可以通過一系列閥門,對流體進行控制、泵送和重新定向。
??能夠在潔凈室環(huán)境之外打印這些微流控通道,使這些設(shè)備在生產(chǎn)時,可利用機器人的自動化和便攜性。研究人員還首次將微流控通道直接打印在曲面上。此外,他們還將其與電子傳感器集成,以實現(xiàn)芯片實驗室的傳感能力。
??Michael McAlpine教授說:“這項新的研究為微流控裝置開辟了許多可能性。能夠在沒有潔凈室的情況下對這些設(shè)備進行3D打印,這意味著診斷工具可以由醫(yī)生直接在辦公室打印,也可以由戰(zhàn)場上的士兵遠程打印?!?/p>
??研究人員還表示:“能夠在彎曲的表面上進行打印也為該設(shè)備帶來了許多新的可能性和用途,如直接在皮膚上打印微流控通道以實時檢測體液和機體功能?!保ㄞD(zhuǎn)化醫(yī)學網(wǎng))
??總體而言,雖然研究人員開發(fā)的微流控芯片很有前景,但我們所掌握的微流控芯片主要還是停留在理論和實驗中,離微流控芯片造福人類還有很大一段路要走。
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