Những lưu ý quan trọng cần biết trong công nghệ in 3D Microfluidics

April 22, 2022

Microfluidics là gì?

Microfluidics (Kênh dẫn vi lưu) là lĩnh vực nghiên cứu cách thức hoạt động của chất lỏng trong các kênh vi dẫn. Đây là lĩnh vực đóng vai trò ngày càng quan trọng trong công tác chẩn đoán y tế và phòng thí nghiệm. Trong hoạt động xử lý các mẫu chất lỏng từ một phần triệu (1 ppm) trở xuống, các thiết bị vi lưu sẽ đem lại cách thức giải trình tự DNA (bộ gene) và RNA (bộ phiên mã) một cách nhanh chóng, an toàn và tiết kiệm. Những thiết bị chẩn đoán nhỏ bé này cũng được sử dụng để xác định đặc điểm của protein (nghiên cứu về protein) và chất chuyển hóa (nghiên cứu quá trình hóa học các chất chuyển hóa). Với công nghệ “phòng thí nghiệm siêu nhỏ tích hợp trên một con chip” lab-on-a-chip (LOC), thể tích chất lỏng cực nhỏ có thể được đo bằng femtoliters (fL), tức là một phần nghìn tỷ của một lít.

Tại sao Microfluidics lại đóng vai trò quan trọng?

Kích thước — Khi sử dụng kênh dẫn vi lưu, kích thước mẫu nhỏ hơn cũng có thể đem lại các kết quả tương tự. Các thí nghiệm được tiến hành trên quy mô nhỏ hơn giúp giảm lãng phí mẫu
Thời gian — Phản ứng xảy ra nhanh hơn với các mẫu nhỏ. Thời gian thí nghiệm trong kênh dẫn vi lưu ngắn hơn, do đó kết quả có thể được quan sát nhanh hơn. Đồng thời, có thể tiến hành nhiều phân tích cùng một lúc.
Chi phí — Kênh dẫn vi lưu tốn ít chi phí hơn vì mẫu nhỏ hơn và mất ít thời gian hơn để hoàn thành thí nghiệm

Công nghệ in 3D Microfluidics

Công nghệ in 3D có thể tạo ra các vật thể phức tạp như các thiết bị vi lưu, nhưng rất ít công nghệ có thể tạo ra các bộ phận với kích thước siêu nhỏ có tính năng tốt, dung sai chính xác ở độ phân giải yêu cầu, tốc độ mong muốn và có các polyme chứa đặc tính cần thiết.

Thách thức đối với phương pháp sản xuất Microfluidics truyền thống

Quá trình ép phun vi mô đòi hỏi máy móc phải óc thiết bị chính xác khá tốn kém hoặc phải mất vài tuần haowjc thậm chí vài tháng mới hoàn thành.
Kỹ thuật in li-tô sử dụng vật liệu mềm hạn chế khả năng của nhà nghiên cứu trong việc tạo ra các kênh dẫn 3D phức tạp. Đây sẽ là mối lo ngại nếu muốn tạo ra các kênh vi dẫn có đường kính nhỏ hơn 100 micron (μm) với tỷ lệ khung hình cao.
Kỹ thuật cán mỏng yêu cầu phải cắt các đặc điểm vi lưu mong muốn thành nhiều lớp, sau đó liên kết các lớp riêng lẻ này lại với nhau để tạo thành một đơn vị hoạt động trong một quy trình gồm nhiều bước, vừa tốn nhiều công sức, vừa tốn thời gian.

In li-tô lập thể micro bằng phương pháp chiếu (PμSL) là công nghệ in li-tô lập thể (SLA) được cấp bằng sáng chế đã được thương mại hóa bởi Boston Micro Fabrication (BMF). Công nghệ này tạo ra sự cân bằng phù hợp giữa tốc độ và độ chính xác. PμSL cũng hỗ trợ việc sử dụng các polyme có các đặc tính ứng dụng riêng như chịu được nhiệt độ cao và/hoặc kháng hóa chất, có độ tương thích sinh học, và giúp sản xuất các thiết bị vi lưu hoàn chỉnh với phần bề mặt chất lượng tốt cho chất lỏng chảy qua. Hơn nữa, những thiết bị nhỏ bé này có thể được sử dụng để tạo nguyên mẫu hoặc sử dụng cuối cùng. Ngoài việc chế tạo các thiết bị vi lưu hoàn chỉnh, máy in 3D microArch của BMF còn hỗ trợ sản xuất các công cụ vi mô có độ chính xác cao dùng trong kỹ thuật in thạch bản sử dụng vật liệu mềm, đồng thời chế tạo các bộ phận nhỏ có độ phân giải tới 2μm và tỷ lệ có độ chính xác +/- 10μm.

Learn More About PμSL

In 3D vi mô sử dụng công nghệ PμSL đã đạt được sự cân bằng phù hợp giữa tốc độ và độ chính xác, đem lại lợi ích đặc dụng trong chế tạo các thiết bị vi lưu sử dụng cho hoạt động xét nghiệm tế bào đơn và PCR kỹ thuật số.

Máy in 3D kích thước vi mô của BMF có thể tạo ra các bộ phận nhỏ với độ phân giải 2μm và tỷ lệ có độ chính xác +/- 10μm. Dòng máy in 3D microArch cũng dùng được cho các thiết kế phức tạp và các loại nhựa đáp ứng yêu cầu về kênh dẫn vi lưu. Các loại vật liệu chịu được tia cực tím của BMF bao gồm nhựa gốc acrylate – loại vật liệu có khả năng tương thích sinh học, kháng nhiệt và hóa chất, được dùng trong ứng dụng kênh dẫn vi lưu như phân tích tế bào đơn và PCR kỹ thuật số.