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一种用于微流控创设的3D自正在拼装模块化微流控(3D威客电竞-FAMM)计划

更新时间  2023-09-24 20:15 阅读

  近三十年来,微流控工夫正在生物斟酌、生物医学诊断、资料合成和阐述化学等科学和工程范畴的运用中赢得了明显发达。微流控工夫的迅疾前进得益于前辈微加工工夫的繁荣,比如软光刻、激光直写和3D打印工夫。日常处境下,微组织被打算和集成正在单颗上,以实行芯片实行室(LOC)的总体主意。创造拥有单片全体组织的微流控芯片合用于批量临盆阶段,但正在研发初期也许不是一个有利的战略,由于其不具备更调局部组织的灵巧性。而微流控组织的模块化是运用多个模块构修微流控体系的另一种战略,其应器材备可重构性、灵巧性和多样性特色。是以,模块化微流控体系因为其超过的特色,正在微流控界惹起了极大的体贴。

  以前报道的模块化微流控体系险些普及是通过将一组微流控模块拼装正在沿道来实行的。每个微流控模块都拥有对应于特定微流控性能的特定组织。这些微流控模块可能采用区其它工夫临盆。个中一种盛行的临盆微流控模块的工夫基于软光刻。简直而言,先正在晶圆上创造数十个微组织,然后将其迁移到弹性体资料上(比如聚二甲基硅氧烷(PDMS)),从而构修出微流控模块。这些微流控模块可能通过相互粘接灵巧地拼装成一个完备的体系。其余,这些微流控模块可能通过3D打印工夫直接创造。然而,若何同时满意高打印阔别率、高表观光洁度以及所运用资料的生物化学相容性和高光学透后度条件,是3D打印工夫面对的宏大挑衅模具配件。运用3D打印模具或铝(Al)模具锻造的PDMS微流控模块供给了一种折衷的处理计划。然而,创造分段式一次性PDMS微流控模块的效能很低,越发是对付幼批量临盆而言。对尺度化注塑单位举办纠正,比如笑高积木,是临盆定造化微流控模块的一种简捷本领,但正在数十微米的标准上创造3D组织面对着挑衅。

  雕版印刷工夫是中国唐代(公元606年至906年)的一项强大创造,它鼓舞了常识和文明的散布。雕版印刷工夫正在某种水平上仿佛于用于微流控创造的软光刻。比如,正在雕版印刷进程中,只消正在被上墨的刻有文字或图像的木板上刷纸,就可能很容易地创造轶群个文稿副本。然而,为区其它文稿琢磨数以百计的木板特地耗时,况且一朝浮现谬误,其更改也很贫苦威客电竞。约公元1040年,中国北宋功夫,活字印刷工夫被创造。该工夫诈欺琢磨或锻造工艺创造带有文字、数字或符号等元素的印刷字体(图1a)模具配件。正在排版时,字体遵循每页的文稿实质举办摆列,并经上墨后用于印刷。活字印刷术与雕版印刷术比拟,创造区别文稿的效能明显降低。

  据麦姆斯商讨报道,受活字印刷工夫的诱导,上海理工大学、中国科学院深圳前辈工夫斟酌院和加拿大曼尼托巴大学(University of Manitoba)的斟酌职员互帮开垦了一种用于微流控创造的3D自正在拼装模块化微流控(3D-FAMM)计划。正在该计划中,用于流体限度和其它性能配件(比如阀、照明光源和显微镜摄像头)创造的模具被模块化为尺度化部件,通过复造拼装好的模具并安安装件即可构修所需的微流控体系。该3D自正在拼装模块化微流控体系的出多之处正在于:(1)构修一体化微流控体系的灵巧性;(2)模块化模具和配件的可反复运用性;(3)具备生化相容性和光学透后性的资料拥有平凡的选取性;(4)拥有尺寸和连结组织的尺度化以及尺度操作次序(SOP);(5)易于创造;(6)本钱效益高。近期,合连斟酌收效以“3D free-assembly modular microfluidics inspired by movable type printing”为题颁发正在Microsystems& Nanoengineering期刊上。

  图1 活字印刷工夫和3D自正在拼装模块化微流控(3D-FAMM)体系道理图

  正在该斟酌中,创造的尺度化微流控模块拥有三维组织,可能灵巧地摆列正在框架和网格组织中,以构修用于创造双层微流控组织的完备模具。尺度化创造平台用于调控所创造微流控模块的尺寸、层间/层内连结的组织和拼装进程,从而使得正在起码有20个微流控模块串联摆列的处境下,其微通道的瞄准过错是正在可承担畛域内的。其余,插入框架中的微流控模块的形变发作正在线性弹性畛域内,是以,微流控模块不会被损坏威客电竞,而且可能正在其它微流控体系中再次运用。其余,由3D打印工艺的公差变成的微流控模块之间的任何间隙都可能用硅油填充模具配件。是以,复造的微流控芯片中的微通道是畅达的。其余,该尺度化微流控模块的双层性情将有利于构修拥有繁复收集的微流控体系。

  随后,斟酌职员演示了该3D自正在拼装模块化微流控体系正在少少场景中的运用,蕴涵繁复剖面上浓度梯度的天生、液滴天生和左右以及细胞捕捉和细胞共培育。

  综上所述,该斟酌所提出的3D自正在拼装模块化微流控计划为微流控体系的原型打算供给了一种新的工夫。正在上述运用中(蕴涵浓度梯度天生威客电竞、液滴天生和左右、细胞捕捉和药物筛选)运用的器材的斟酌和开垦进程中,运用模块化模具和配件可能容易地构修和修削微流控体系。是以,该3D自正在拼装模块化微流控计划可能被平凡运用,以胀动用于微流控的打算和器材的繁荣。

  实行特定组织的组装,其盛开的组织使得易于整合百般支架和反映物,且没有需要举办苛酷的密封或对齐。

  打印工艺 /

  生物打印公司 “比拟组织,咱们更珍视性能。”Aspect Biosystems(下称 “Aspect”)创始人兼首席履行官 Tamer Mohamed 说,

  通道准确操控流体来运转,可能打印特点尺寸仅为数十微米的组织,这更逼近于单细胞尺寸秤谌。即使咱们思让

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