首个3D打印的微流控“芯片实验室”诞生！
导读
最近，美国杨百翰大学的研究人员开发出首个3D打印的微流控装置，尺寸可达到100微米以下。
关键字
背景
微流控装置，通常被称为微流控芯片，也可称为芯片实验室（Lab on a Chip）。它利用设备内的微管道，从血液等样本中筛选出疾病标记物、细胞和其他小型结构。
如果大家之前有关注笔者的文章，相信一定不会感到陌生。微流控装置具有样品消耗少、检测速度快、便于操作、功能多样、体积小和便于携带等优点。同时，微流控技术也是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。这种多学科交叉的前沿创新技术，也一直是笔者重点关注的方向。
创新
然而，这种微流控芯片要从实验室走向大规模的市场商用，那么量产制造技术显得尤为关键。今天，我们就要介绍一下有关这方面的创新成果。
最近，美国杨百翰大学的研究人员开发出首个3D打印的微流控装置。它的尺寸很小，可达到100微米以下。
（图片来源：杨百翰大学）
这个重大技术突破，让科研人员朝着低成本量产医疗诊断设备的目标，又迈进了一大步。相关论文发表于学术期刊《芯片实验室》。
BYU 电气工程系教授、研究员 Greg Nordin 和 BYU 化学工程系教授 Adam Woolley 称这项创新的关键在于两方面：
设计出他们自己的3D打印机，以更高的分辨率打印。
使用新型、特别设计的、低成本的定制树脂。
技术
这种芯片实验室的流体管道横截面小到只有18微米 x 20微米。之前，在3D打印微流控装置方面的一些尝试，都无法达到小于100微米。
这种3D打印机使用385纳米的LED，相比于那些使用405纳米的LED的3D打印机，可以大大增加用于树脂配方的紫外线吸收器的选择。
（图片来源：杨百翰大学）
Nordin 称，通过3D打印技术制造微流控装置的优点非常明显。他们的方案：数字光处理光固化立体造型术（DLP-SLA），是一种特别有前途的低成本方案。DLP-SLA 使用的微镜阵列芯片，在大多数的投影仪设备中都有使用，在对设备进行逐层印刷的过程中，可以动态地创造出每一层的光学图案。
价值
（图片来源：杨百翰大学）
Nordin 说：
“其他人也设计出了3D打印的流体管道，但是他们还不能让这些管道小到可用于微流控装置。所以，我们决定设计自己的3D打印机并且研究出一种树脂以达到这个目标。”
研究人员称，他们的研究为利用3D打印技术挑战现有的微流体原型设计和开发所用的技术（软光刻技术和热压印技术）奠定了基础。Nordin 表示：
“我们审慎地尝试启动微流控装置的制造革命。”
Woolley 在微流控方面的研究兴趣集中于监测与早产相关的生物标记物。为了这个目的，他和Nordin刚刚向美国国立卫生研究院提交了一个提案，将论文中的方法进行开发并用于早产预测。
这项技术不仅节省了时间，而且减少了麻烦。BYU 授权的方案能在30分钟的时间内创造出一个装置，而且无需使用洁净室（一种没有灰尘和其他污染物的特殊实验室）。Woolley 表示：
“这不仅仅是一小步，它代表了一次重大飞跃，从过去的3D打印技术无法达到的尺寸到现在的尺寸。它为更加简便且低成本地制造微流控装置，打开了许多扇门。”
参考资料
【1】http://news.byu.edu/news/professors-3d-print-first-truly-microfluidic-lab-chip-device
【2】Hua Gong, Bryce P. Bickham, Adam T. Woolley, Gregory P. Nordin. Custom 3D printer and resin for 18 μm × 20 μm microfluidic flow channels. Lab Chip, 2017; DOI: 10.1039/C7LC00644F
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