微流控是一項年輕的技術(shù),多數人對它可能還比較陌生,但是該技術(shù)已在學(xué)界聲名鵲起。綜合了化學(xué)、生物學(xué)、材料學(xué)、醫學(xué)等諸多學(xué)科知識的微流控技術(shù),其實(shí)體成果是芯片。小小的微流控芯片在藥品篩選、毒性檢測、病理研究、病情診斷等多個(gè)領(lǐng)域都能發(fā)揮重大作用。
不過(guò),微流控芯片的傳統制作工藝是勞動(dòng)密集型的,生產(chǎn)效率難以滿(mǎn)足實(shí)驗室的大批量需求,也不利于產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代。一項前景大好的新興技術(shù)怎能在起步階段就被制造工藝問(wèn)題縛住了手腳?為此,業(yè)內人士集思廣益,從近年的趨勢來(lái)看,他們不約而同地把希望寄托在了3D打印身上。因為這項技術(shù)的種種優(yōu)點(diǎn),恰好是微流控芯片改進(jìn)生產(chǎn)所需要的。
2014年,浙江大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出微流控紙芯片,其中便用到了3D打印技術(shù)。他們使用開(kāi)源3D打印機來(lái)制作芯片,從而達到低成本、大批量、高速率的目標。
當然,對于整個(gè)微流控產(chǎn)業(yè)而言,使用開(kāi)源3D打印機制造芯片只是暫時(shí)之計。在見(jiàn)證了3D打印強大的芯片生產(chǎn)能力之后,業(yè)界開(kāi)始著(zhù)力研發(fā)專(zhuān)業(yè)設備。2016年,英國公司Dolomite推出了全球首款微流控芯片3D打印機Fluidic Factory,首次實(shí)現了流體密封裝置的3D打印生產(chǎn)。
與此同時(shí),利用普通3D打印機制作微流控芯片的嘗試還在繼續。今年6月,美國康涅狄格大學(xué)用SLA 3D打印機制出了一種微流控芯片,研究人員稱(chēng)之為“芯片上的實(shí)驗室”。通過(guò)在芯片上放置DNA、肝微粒體等物質(zhì)并輸入尼古丁,科研人員成功證明了電子煙跟普通香煙一樣會(huì )損害DNA并致癌。而用3D打印機生產(chǎn)這樣一枚芯片的成本僅為0.8美元。
除了研發(fā)專(zhuān)業(yè)的微流控芯片3D打印設備,部分業(yè)界人士還在探索新的3D打印材料。一般而言,微流控芯片主要由玻璃、塑料或樹(shù)脂制成。今年8月,西班牙馬德里自治大學(xué)和3D打印公司Lithoz的校企合作為微流控芯片找到了一種新的原材料——陶瓷。較之于玻璃和塑料,陶瓷更為耐熱,強度更高,而且其一次性成型的特點(diǎn)也為更為復雜的裝置提供了相對簡(jiǎn)單的制作工藝。
剛剛過(guò)去的8月,一項新的成果在美國楊百翰大學(xué)誕生:該校研究人員造出了迄今為止世界上最小的3D打印微流控芯片,能在小于100微米的尺寸下使用。工欲善其事,必先利其器,為制作這款技術(shù)要求極高的芯片,科研團隊從設計專(zhuān)門(mén)的3D打印機起步。因此,他們在制成芯片的同時(shí),也造就了采用數字光處理立體光刻技術(shù)的高分辨率3D打印設備。這項成果可能首先被用于早產(chǎn)預測的相關(guān)研究。
總體而言,自3D打印參與生產(chǎn)以來(lái),微流控芯片呈現出體型越變越小、價(jià)格越來(lái)越低的趨勢。而芯片身材縮小、身價(jià)降低正是業(yè)界所樂(lè )見(jiàn)的,這將加速產(chǎn)業(yè)的騰飛??梢灶A見(jiàn),3D打印會(huì )在微流控芯片制造領(lǐng)域占據愈加重要的地位,甚至成為主流。微流控芯片有望成為活性組織器官生產(chǎn)以外,3D打印技術(shù)對生物醫學(xué)界的又一貢獻。
(來(lái)源:中國智能制造網(wǎng))
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