微流體學(xué)是研究使用微小通道處理或操縱少量流體的系統(tǒng)。微流體學(xué)是一個多學(xué)科領(lǐng)域，在分析化學(xué)、工程和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域都有應(yīng)用。微流體學(xué)的最新研究幫助開發(fā)了稱為芯片實驗室 （LOC） 設(shè)備的微系統(tǒng)。LOC 將多種實驗室功能集成到單個設(shè)備上，其尺寸從幾毫米到幾平方厘米不等。部分由于微流體通道，這些微系統(tǒng)提供了一系列優(yōu)勢，例如允許對有限的流體樣品進行廣泛分析。這些微流體器件的傳統(tǒng)制造工藝成本高昂，并且需要幾個復(fù)雜的步驟。通常，該工藝從用光刻膠圖案化的硅片開始，然后需要用紫外線固化并用 PDMS 等聚合物覆蓋。這個過程可能需要大約 8 小時，并且很難創(chuàng)建多個相同的芯片。傳統(tǒng)制造的木片也非常脆弱，容易碎裂和剝落。
圣路易斯大學(xué)化學(xué)系和密歇根州立大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系的研究人員看到了使用 PolyJet 技術(shù) 幫助制造微流體應(yīng)用的前景。與勞動密集型和耗時的傳統(tǒng)方法相比，3D打印微流控芯片速度更快、易于定制，并且具有更好的可重復(fù)性。PolyJet 技術(shù)的一個主要優(yōu)點是不受傳統(tǒng)制造限制。PolyJet 3D 打印機的高分辨率功能可以更快、更省力地創(chuàng)建微流體所需的復(fù)雜幾何形狀，例如小型封閉通道。PolyJet 技術(shù)取代了創(chuàng)建微流控芯片通常需要的幾種工藝，無需 UV 固化和分層。借助 PolyJet 3D打印機，該團隊可以在不到半小時的時間內(nèi)生產(chǎn)出微流控芯片。雖然 3D 打印微流體設(shè)備傳統(tǒng)上存在嚴重的缺點，但 PolyJet 技術(shù)為表面質(zhì)量、光學(xué)透明度和材料選擇等問題提供了解決方案。PolyJet 3D 打印機的高分辨率允許制造真正的微流體通道 （125 x 54 μm），具有復(fù)雜的幾何形狀，如蛇形通道。PolyJet 3D 打印機還提供多材料功能，以及紋理和透明度范圍廣泛的材料。許多微流體設(shè)備需要透明度才能進行光學(xué)檢測。對于微流控芯片的覆蓋層，該團隊使用了半透明樹脂 VeroClear 來模擬。對于端口和全球到芯片的連接，該團隊使用了類橡膠 Aglius，從而能夠構(gòu)建關(guān)鍵的基于壓力的密封和連接管。
該團隊發(fā)現(xiàn) PolyJet 材料非常適合分析復(fù)雜的生物樣品和小分子的光學(xué)分析。利用 PolyJet 技術(shù)可以創(chuàng)建比通過傳統(tǒng)方式創(chuàng)建的設(shè)備更耐用、更容易復(fù)制和更高效生產(chǎn)的微流體設(shè)備。該團隊在 3D 打印和微流體方面的研究發(fā)表在《Analytical Chemistry》和《Analyst》期刊上，均可在線獲取。
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