Concept et démonstrations de dispositifs microfluidiques fabriqués à l'aide d'une imprimante 3D DIW. Les appareils démontrés incluent :Mélangeur, chambre de culture cellulaire, générateur de gouttelettes, générateur de gradient multicouche, résistance de débit, électrodes intégrées et membranes poreuses intégrées. Crédit :SUTD
La microfluidique est la manipulation et l'étude de litres de fluides submicroscopiques. Les technologies qui utilisent la microfluidique se retrouvent dans de nombreux domaines multidisciplinaires allant de l'ingénierie à la biologie. Les expériences peuvent être effectuées sur un appareil de la taille d'une pièce d'un dollar, réduire la quantité de réactifs utilisés, déchets produits, et les coûts globaux. Les expériences peuvent être menées précisément à des niveaux microscopiques, offrant des temps de réaction réduits et un meilleur contrôle des conditions de réaction.
L'étalon-or actuel pour la fabrication de dispositifs microfluidiques est la lithographie douce, où les matériaux élastomères sont coulés sur un moule fabriqué en salle blanche. Malgré de multiples caractéristiques souhaitables pour fabriquer des canaux microfluidiques, cependant, la lithographie douce est un processus manuel difficilement automatisable. Typiquement, la lithographie douce a un cycle de conception à prototype de quelques jours.
L'impression 3D est apparue comme une alternative intéressante à la lithographie douce. Non seulement les imprimantes 3D peuvent transformer la conception en prototypes fonctionnels réels en quelques heures, L'introduction récente d'imprimantes 3D à faible coût rend l'impression 3D plus accessible en général aux chercheurs. Les technologies d'impression 3D actuelles pour la fabrication de dispositifs microfluidiques ont quelques limites, à savoir;
Pour surmonter ces défis, Des chercheurs du laboratoire Soft Fluidics de l'Université de technologie et de design de Singapour (SUTD) ont développé une méthode alternative pour appliquer l'impression 3D à la fabrication de microcanaux. Les chercheurs ont appliqué l'impression 3D par écriture directe à l'encre (DIW) d'un mastic silicone à durcissement rapide pour fabriquer rapidement des dispositifs microfluidiques sur divers substrats (par exemple, verre, Plastique, et membranes). La conception des canaux fluidiques est déterminée par le mastic silicone à motifs, tandis que les substrats transparents supérieur et inférieur servent à sceller les canaux. L'utilisation de substrats transparents permet aux chercheurs d'imager le canal à l'aide d'un microscope. Ce procédé permet également la fabrication de canaux microfluidiques dont les dimensions sont réglables dynamiquement, qui servaient de petits canaux ainsi que de résistances de débit réglables.
"En contrôlant la distance entre les substrats supérieur et inférieur, nous avons pu réduire précisément la largeur du canal jusqu'à environ 30 microns. Cette dimension latérale des canaux serait difficile à obtenir si des imprimantes 3D disponibles dans le commerce étaient utilisées, " a déclaré l'auteur principal Terry Ching, un étudiant diplômé du pilier Développement de produits d'ingénierie de SUTD.
"Notre approche pour appliquer l'impression DIW 3-D permet la structuration directe de microcanaux essentiellement sur n'importe quel substrat plat", a déclaré le professeur adjoint Michinao Hashimoto, le chercheur principal du projet.
L'équipe a également démontré la facilité de modeler des barrières en silicone directement sur une carte de circuit imprimé (PCB) du commerce, intégrant immédiatement des électrodes dans les microcanaux qui fonctionneraient comme des capteurs de débit en temps réel. L'intégration rapide de membranes semi-perméables à des microcanaux pour la culture de cellules de kératinocytes a été démontrée.
