Un gruppo di ricercatori dell’Università di Stanford ha sviluppato un nuovo processo di stampa 3D ad alta risoluzione, in grado di eliminare il rischio di sovracuratura della resina negli spazi negativi, come canali o cavità, rendendolo ideale per la creazione di dispositivi microfluidici.
Joseph M. DeSimone, co-fondatore ed ex CEO di Carbon, un’azienda californiana produttrice di stampanti 3D, ha co-firmato lo studio. DeSimone, ora membro del consiglio di amministrazione dell’azienda, ha avuto un ruolo chiave nello sviluppo della tecnologia brevettata CLIP (Continuous Liquid Interface Production) di Carbon. Nel loro lavoro, il team di Stanford ha utilizzato una versione modificata di CLIP, denominata injection CLIP (iCLIP).
Il Ruolo del Brevetto iCLIP
Insieme ai leader del progetto, Ian A. Coates e Gabriel Lipkowitz, DeSimone è elencato come inventore in una domanda di brevetto per metodi che preservano gli spazi negativi utilizzando iCLIP. I brevetti e le domande di brevetto legati a CLIP e iCLIP sono in fase di licenza per una nuova azienda di vaccini e somministrazione di farmaci chiamata PinPrint, co-fondata da DeSimone.
L’approccio iCLIP sviluppato dal team di Stanford prevede l’alimentazione continua di una resina fresca polimerizzabile attraverso lo spazio negativo durante la stampa 3D. Questo processo spinge via la resina che rischia di essere sovracurata, permettendo la creazione di canali con altezze e diametri significativamente ridotti.
L’Impatto del Processo iCLIP
Andrew Sink, ingegnere applicativo presso Carbon, ha definito su X questo processo di stampa 3D a base di iniezione come “un grande passo avanti nell’additive manufacturing”. Secondo Sink, la tecnologia iCLIP aprirà nuove possibilità nel campo della fotopolimerizzazione.
I ricercatori affermano che iCLIP offre maggiore libertà di progettazione e di scelta dei materiali per dispositivi microsistemici ad alta risoluzione, come reti vascolari e microaghi supportati da microfluidica.
Sfide e Soluzioni nella Stampa 3D di Spazi Negativi
Gli spazi negativi sono cruciali per dispositivi microfluidici, biomedici, reti vascolari, media di separazione e circuiti elettronici. Questi spazi permettono il controllo preciso del flusso dei fluidi, migliorano la precisione dei sensori e aumentano l’efficienza di separazione.
Nella stereolitografia, compresa la stampa 3D DLP (Digital Light Processing), la resina viene curata strato per strato attraverso proiezioni bidimensionali di luce UV. Tuttavia, mentre è facile ottenere una buona risoluzione sul piano XY, è più difficile mantenere alta la risoluzione sull’asse Z, dove la luce UV può fuoriuscire negli strati precedenti, causando sovracuratura.
Il team di Stanford ha affrontato questo problema con il processo iCLIP, che impiega resina ossigenata naturalmente per rimuovere quella in eccesso, prevenendo così la sovracuratura nei canali stampati. Questo metodo ha permesso la stampa 3D ad alta risoluzione di spazi negativi utilizzando vari materiali.
Applicazioni e Futuro della Tecnologia iCLIP
Per testare la loro ipotesi, i ricercatori hanno stampato microcanali con diametri di 200 μm e angolazioni tra 0° e 90°. Utilizzando la stereolitografia convenzionale, i canali a 90° sarebbero stati altamente suscettibili alla sovracuratura. Tuttavia, con iCLIP, tutti gli angoli sono stati stampati con alta risoluzione.
In futuro, i ricercatori vedono un grande potenziale per la tecnologia iCLIP nella creazione di dispositivi medici personalizzati e applicazioni microelettromeccaniche. Per dimostrarlo, hanno stampato in 3D una gamma di microsistemi abilitati da iCLIP, tra cui patch di microaghi, reti vascolari per il trasporto di sangue, elementi conduttivi di gallio e reti di perfusione porose.
Gli sforzi di DeSimone per brevettare questa tecnologia suggeriscono che non passerà molto tempo prima che questi dispositivi siano disponibili sul mercato.
La Stampa 3D per Applicazioni Microfluidiche
La produzione additiva sta diventando sempre più rilevante per le applicazioni microfluidiche. Ricercatori della Queensland University of Technology hanno valutato la stampa 3D a resina per la produzione di componenti microfluidici destinati a applicazioni cellulari, utilizzando le resine MOIIN High Temp e MOIIN Tech Clear in combinazione con le stampanti ASIGA UV Max X27 DLP.
Lo studio ha concluso che queste resine sono efficaci nella stampa 3D di canali microfluidici per applicazioni cellulari, confermando anche la loro biocompatibilità e la visibilità tramite piattaforme di imaging come i microscopi.
Nel frattempo, ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno sviluppato dispositivi microfluidici auto-riscaldanti stampati in 3D, realizzati con circa 2 dollari di materiali, ideali per strumenti di rilevazione a basso costo per le malattie.
