Un lettore attento potrebbe aver notato che abbiamo pubblicato molte storie sulla microfluidica. Abbiamo parlato del possibile utilizzo di nuovi scaffolds di zucchero in microfluidica , finanziamenti UE per la commercializzazione di microfluidi , utilizzando stampanti 3D desktop per realizzare dispositivi microfluidici , utilizzando stampanti LEGO e 3D in microfluidica, tecnologia cuore su chip , stampi in vetro Femtoprint per microfluidica , sviluppo di una stampante SLA per microfluidica e molto altro. Quindi, perché stiamo prestando così tanta attenzione alla microfluidica? Perché c’è così tanta sovrapposizione tra stampa 3D e microfluidica? E per la maggior parte di noi la vera domanda sarà, la WTF è microfluidica?
Nella microfluidica, i liquidi si muovono attraverso piccoli canali in modo controllato. I canali sono spesso spessi un millimetro e possono essere solo pochi micron o più. A questa scala un dispositivo microfluidico consente di miscelare, cambiare e testare liquidi con pompe e valvole o effetti capillari. La microfluidica consente di eseguire un esperimento su un dispositivo microfluidico di una carta di credito. Solitamente, questo dispositivo avrà piccoli canali con un design e una geometria specifici per quell’esperimento o tipo di esperimenti. Questo esperimento potrebbe essere più veloce e richiederà un reagente significativamente inferiore rispetto a quando dovessi farlo nel vecchio modo. Puoi anche progettare il tuo dispositivo microfluidico in modo tale da condurre molti esperimenti in parallelo.
La microfluidica può quindi effettuare molti test, sperimentazioni e reazioni chimiche molto più economiche e veloci. I media (compresi noi!) Sono entusiasti di cose come ” cuore su un chip “. Con “lab on a chip”, rene su chip ecc .; un dispositivo microfluidico simula così bene le condizioni di un cuore che puoi sperimentare su di esso piuttosto che un cuore reale. Quindi, piuttosto che fare un esperimento costoso su un cuore reale o su un cuore di maiali, facciamo un milione di esperimenti sui cuori su un chip. Immagina i risparmi sui costi e le possibilità per i produttori di farmaci e i medici? Potremmo provare il progetto “The Human Pathology” per vedere quali sostanze ci uccidono o in una “forza bruta” in modo da incrinare le malattie semplicemente provando migliaia o milioni di sostanze più o meno casualmente. E non bussare a caso,Anche la penicillina è stata scoperta per caso . La microfluidica potrebbe cambiare completamente il modo in cui viene condotta la scoperta delle medicine.
Avanzare di molto i test medici in questo modo sarebbe sufficiente per molte tecnologie, ma la microfluidica vuole di più. Perché se riesco a rendere piccoli frullati piccolissimi misurati nei microlitri (milionesimo di litro), allora posso fare anche molte altre reazioni. Alla microscala ad alte prestazioni, i dispositivi ottici possono essere realizzati attraverso la microfluidica, i lotti di medicina personalizzati possono essere mescolati (forse nel corpo !, laboratorio su una pillola?), Possono essere effettuati test medici economici per tutti i tipi di disturbi e potremmo avere reazioni chimiche molto localizzate e controllate (es. batterie per robot soft o nanobot). Come la stampa 3D e il laser, la microfluidica è una di quelle che cambia tutte le tecnologie. Se sviluppiamo i dispositivi per progettare, realizzare, alimentare e utilizzare dispositivi microfluidici, molte cose cambieranno, così tanti che non possiamo dire quali effetti avrà questo. In definitiva, un sogno sarebbe una sorta di dispositivo microfluidico universale che potrebbe cambiare i suoi canali a volontà per fare molti esperimenti diversi o solo i metodi per industrializzare la produzione di dispositivi microfluidici in modo che diventi molto economico. In questo momento questi dispositivi sono molto personalizzati e realizzati attraverso molte diverse tecnologie di produzione.
È qui che entra in gioco la stampa 3D. Finora queste povere zolle volevano cambiare il mondo usando solo due dimensioni. Tutto è stato inciso o tagliato in un dispositivo chiuso con i limiti della produzione bidimensionale. Inoltre, molti dispositivi microfluidici devono essere completamente racchiusi, quindi erano molto limitati nel modo in cui potevano realizzare dispositivi microfluidici e avevano una libertà di progettazione molto limitata. Come sappiamo, se costruisci e oggetti un livello dopo l’altro come la stampa 3D, puoi fare molte più geometrie. Tecnologie come femtoprint , nanoprinting e Direct Write sono molto eccitanti. Stereolitografia, getto di inchiostro e DLP possono anche essere utilizzati per realizzare dispositivi microfluidici. In effetti, è possibile utilizzare inkjet per creare i canaliloro stessi e sarebbe interessante vedere il getto d’inchiostro come una possibile tecnologia per depositare liquidi e realizzare canali microfluidici mutevoli. Se fosse possibile riorganizzare i canali esistenti o semplicemente cancellarli facilmente e quindi stamparne uno nuovo, una singola macchina di test potrebbe eseguire molti esperimenti diversi.
Anche se non potessimo sviluppare questo, la libertà di design data alla microfluidica attraverso la stampa 3D dovrebbe avere un impatto considerevole per loro. Espandendo il comportamento e rendendo più facile la costruzione di dispositivi microfluidici, ci stiamo posizionando come la tecnologia di produzione logica per la microfluidica. Ci sono un gran numero di tecnologie di incisione e micro fresatura come quelle che possono fare molti tipi di canali, spesso con una precisione maggiore rispetto alla stampa 3D. Se, tuttavia, iniziamo a vedere le possibilità in blocchi con decine di migliaia di canali al loro interno, allora la stampa 3D può forse essere adottata lì. Per ora, siamo probabilmente una delle tecnologie di produzione più accessibili per molti laboratori universitari. Vorrei, quindi, aspettiamo che la ricerca sulla microfluidica che utilizza la stampa 3D si espanda notevolmente nei prossimi mesi mentre le persone cercano di realizzare dispositivi con le tecnologie a loro disposizione. La bellezza della stampa 3D è anche che si tratta di una tecnologia di “replica dell’esperimento”, quindi se si stampasse un dispositivo microfluidico su un Fomlabs utilizzando Clear Resin in un particolare set di impostazioni, dovrei essere in grado di replicare l’esperimento con facilità.
Non è chiaro quale sia l’accesso alla stampa 3D per le prestazioni della microfluidica. Molti documenti sono stati scritti sulla stampa 3D e sulla microfluidica e molte cose sono state testate. Al momento sembra esserci consenso sul fatto che la stampa 3D sarà un modo più rapido di realizzare dispositivi rispetto al metodo PDMS tradizionale. Sembra che la stampa 3D si stia muovendo costantemente in avanti quando viene adottata. Negli ultimi mesi, stiamo vedendo che ogni mese vengono pubblicati circa dieci o quindici articoli in cui la stampa 3D viene utilizzata per produrre microfluidi. Questa è una bella clip e dovrebbe creare una certa inerzia accademica dalla nostra parte. Sono molto emozionato e interessato alla confluenza della microfluidica e della stampa 3D. Penso davvero che questo, unito alla robotica morbida e alla nanotecnologia, potrebbe cambiare il nostro mondo in modi incommensurabili e fondamentali.