_ Noua metoda de prototipare rapida pentru dispozitive spiralate la microscale

O echipă de cercetători de la Universitatea Tohoku și de la Institutul de Știință și Tehnologie din Okinawa (OIST) a realizat progrese semnificative în domeniul microfluidicei, permițând manipularea precisă și eficientă a fluidelor în trei dimensiuni. medii la microscală. Această lucrare deschide noi posibilități pentru aplicații bioanalitice, cum ar fi separările celulare în domeniul diagnosticului medical.

Detaliile progresului lor au fost publicate în revista Microsystems & Nanoengineering pe 22 ianuarie 2024.

Dispozitivele microfluidice sunt concepute pentru a gestiona volume minuscule de fluide, permițând cercetătorilor să efectueze analize și procese cu o precizie și o eficiență remarcabile.

În ultimii ani, tehnologia microfluidice a avansat rapid în diferite domenii, inclusiv medicină, biologie , și chimie. Printre acestea, dispozitivele microfluidice spiralate tridimensionale ies în evidență ca schimbări de joc. Designul lor complicat asemănător unui tirbușon permite controlul precis al fluidului, separarea eficientă a particulelor și amestecarea reactivilor. Cu toate acestea, potențialul lor de a revoluționa aplicațiile bioanalitice este împiedicat de provocările actuale în fabricație. Procesul consumă mult timp și este costisitor, iar tehnicile de fabricație existente limitează opțiunile materialelor și configurațiile structurale.

Pentru a depăși aceste limitări, o echipă interdisciplinară de la Universitatea Tohoku și OIST a introdus un proces de desenare termică rotațională miniaturizată (mini -rTDP), inspirându-se din tehnicile tradiționale japoneze de fabricare a bomboanelor - fabricarea Kintaro-ame.

Abordarea lor inovatoare implică rotirea materialelor în timpul întinderii termice pentru a crea structuri tridimensionale complicate în fibre. Acest proces este extrem de versatil, găzduind o gamă largă de materiale care se pot deforma atunci când sunt încălzite, deblocând posibilități infinite de combinare a diverselor materiale.

„Mini-rTDP facilitează prototiparea rapidă a sistemelor microfluidice tridimensionale, ideală pentru manipulare precisă a biofluidului”, spune Yuanyuan Guo, profesor asociat la Institutul de Cercetare de Frontieră pentru Științe Interdisciplinare (FRIS) al Universității Tohoku.

„Mini-rTDP implică crearea unei preforme polimerice turnate care conține canale, care sunt ulterior întinse și încălzit pentru a genera canale microfluidice într-o fibră. Aceste canale pot fi apoi rotite în continuare pentru a modela configurații spiralate tridimensionale", explică Shunsuke Kato, cercetător junior la FRIS și primul autor al lucrării.

În în colaborare cu Amy Shen, lider al Unității de Micro/Bio/Nanofluidics de la OIST, echipa interdisciplinară Tohoku-OIST a efectuat atât simulări, cât și experimente pentru a vizualiza fluxurile de fluid în structurile spiralate. Daniel Carlson de la echipa lui Shen spune: „Am confirmat prezența vortexurilor Dean, un tip de flux rotațional care are loc în canalele curbe, în dispozitivele noastre, afirmând astfel potențialul lor de a îmbunătăți semnificativ eficiența separării celulelor și particulelor.”

"În plus, urmărim în mod activ integrarea canalelor microfluidice cu funcționalități precum electrozi, biosenzori și actuatori direct în fibre. Acest efort are potențialul de a revoluționa tehnologiile bioanalitice Lab-on-Chip", a spus Guo. .

Această cercetare este o dovadă a eforturilor de colaborare ale programului OIST SHIKA și a fondurilor corespunzătoare oferite de Universitatea Tohoku, evidențiind parteneriatul puternic și sinergia dintre aceste două instituții.

(Fluierul)