I ricercatori integrano il sistema microfluidico nella stampante DLW 3D per nanoprinting multimateriale
Combinando un sistema microfluidico con una stampante 3D a scrittura laser diretta (DLW), un team di scienziati tedeschi ha stampato microstrutture costituite da diversi materiali. Le realizzazioni di micro e nanoprinters 3D sono ben consolidate, dai sistemi microfluidici stampati in 3D alle microstrutture mobili stampate in 3D . Ma come sottolineato dai ricercatori tedeschi, l’aggiunta di alcuni componenti disponibili in commercio può sbloccare il vero potenziale dei (certi modelli di) stampanti 3D a scrittura diretta laser.
Il team è stato guidato da Frederik Mayer presso l’Institute of Nanotechnology (INT) nel Karlsruhe Institute of Technology (KIT). Hanno modellato il loro sistema microfluidico attorno a una stampante 3D DL DLW Nanoscribe Photonic Professional utilizzando componenti microfluidici disponibili in commercio come connettori, interruttori di flusso, valvole, regolatori di flusso e matrici di flusso di commutazione. Un selettore a forma di stella controlla quale fluido viene iniettato nell’area di costruzione. L’altezza di costruzione del DLW è di soli 100 micron a causa dei limiti sulla messa a fuoco ottica, quindi solo una minuscola quantità di fluido viene iniettata nell’area di costruzione per essere curata selettivamente dal laser. Un altro materiale fluido può quindi essere selezionato e iniettato per la polimerizzazione, e il loro prototipo di selettore microfluidico può gestire fino a sette diversi materiali.
Per dimostrare le sue capacità, il team 3D ha stampato una funzionalità di sicurezza fluorescente 3D microstrutturata deterministica basata su più colori di emissione. Per fabbricare la struttura appena visibile, hanno utilizzato “sette liquidi diversi all’interno del sistema microfluidico: un fotoresist non fluorescente per la struttura della struttura, quattro fotoresist che contengono punti quantici fluorescenti a semiconduttore e coloranti organici con diversi colori di emissione e due sviluppatori (mr-Dev 600 e acetone). “Gli sviluppatori sono solventi usati per sciacquare via gli altri materiali quando cambiano tra di loro.
Il risultato è un oggetto a cinque strati con una griglia complessa di diversi marcatori fluorescenti posizionati selettivamente in tutti gli strati. L’intero oggetto ha un diametro di soli 112 micron e un’altezza di soli 54 micron, quindi l’organizzazione di sette diversi materiali in una precisa matrice tridimensionale in un oggetto di piccole dimensioni non è un’impresa da poco. La struttura è così piccola, infatti, che tutti i fluidi sperimentano il flusso laminare (uno stato di flusso non turbolento che si verifica quando tutte le molecole viaggiano in direzione parallela) quando iniettate attraverso il sistema microfluidico. Con 26 × 26 × 5 posizioni possibili dei marker nelle direzioni x, yez, la funzione di sicurezza può memorizzare 7,8 kbit di informazioni.
Gli autori prevedono astutamente una rapida adozione della metodologia, affermando: “È concepibile che questi sistemi microfluidici diventeranno ampiamente affermati per la produzione di microstrutture e nanostrutture 3D complesse composte da più materiali, con applicazioni in diversi campi come scaffolds 3D per cellule cultura, metamateriali 3D, sistemi micro-ottici 3D e funzionalità di sicurezza 3D. “
È altrettanto probabile che un’azienda come Nanoscribe rilascerà un nuovo modello DLW che incorpora il sistema microfluidico o almeno un aggiornamento che standardizza il processo. La nanostampa 3D sta avanzando a un ritmo rapido; utilizzando metamateriali conduttivi e sintonizzabili in tale sistema, i nanobot stampati in 3D saranno una possibilità reale.
