Stampa 3D di Dispositivi Microfluidici Autoriscaldanti: Una Rivoluzione nella Diagnostica Biomedica
Un team di ricercatori presso il MIT ha introdotto una tecnologia di stampa 3D per creare dispositivi microfluidici che possono autoriscaldarsi, aprendo la strada a un futuro in cui strumenti diagnostici economici e precisi potrebbero essere rapidamente prodotti per rilevare una vasta gamma di malattie.
La microfluidica riguarda la manipolazione dei fluidi in dispositivi miniaturizzati per eseguire reazioni chimiche. Questa tecnologia è già impiegata nei test casalinghi per il COVID-19. Tuttavia, molte applicazioni microfluidiche richiedono reazioni chimiche a temperature specifiche, e tradizionalmente ciò comporta costose fabbricazioni in camere bianche con elementi riscaldanti in oro o platino.
Il MIT ha sviluppato una soluzione economica che sfrutta la stampa 3D multimateriale per produrre dispositivi microfluidici autoriscaldanti con elementi riscaldanti integrati in un’unica fase di produzione. Questi dispositivi riscaldano il liquido mentre scorre attraverso microcanali nel dispositivo stesso.
La tecnica è altamente personalizzabile, permettendo la creazione di dispositivi che riscaldano i liquidi a temperature specifiche o secondo profili di riscaldamento specifici in diverse parti del dispositivo. Questo processo economico richiede materiali del valore di circa 2 dollari per dispositivo.
Questa tecnologia potrebbe dimostrarsi preziosa nella creazione di dispositivi microfluidici autoriscaldanti per regioni remote dei paesi in via di sviluppo, dove l’accesso a costosi laboratori di analisi è spesso limitato.
Luis Fernando Velásquez-García, scienziato senior presso il MIT, afferma che questa metodologia “democratizza” la tecnologia microfluidica, poiché sostituisce i costosi metodi tradizionali di produzione con una soluzione veloce ed economica.
Il processo di produzione utilizza una tecnica di stampa 3D a estrusione multi-materiale, che stratifica diversi materiali attraverso ugelli della stampante per creare il dispositivo in un’unica operazione. Per realizzare dispositivi microfluidici autoriscaldanti, i ricercatori hanno utilizzato due materiali: un polimero biodegradabile chiamato acido polilattico (PLA), comunemente usato nella stampa 3D, e una versione modificata del PLA contenente nanoparticelle di rame che trasformano il materiale isolante in un conduttore elettrico.
Questo approccio offre molteplici applicazioni potenziali, compresa la manipolazione di campioni biologici, l’attivazione e la miscelazione di liquidi, e persino dispositivi impiantabili che si degradano nel tempo.
Questi sviluppi rappresentano una svolta significativa nella ricerca biomedica e potrebbero rivoluzionare la diagnostica medica in futuro.
Controllando con precisione la temperatura del liquido e le reazioni chimiche all’interno dei suoi minuscoli canali che misurano solo poche centinaia di micrometri, questo dispositivo mostra il potenziale per semplificare e ridurre i costi dei processi diagnostici e analitici.
(Immagine © Massachusetts Institute of Technology)