馬里蘭大學(xué)(UMD)的工程師創(chuàng)造了第一個(gè)3D打印的流體回路元件，它非常小，可以放在人類(lèi)頭發(fā)的寬度上。二極管確保流體只在一個(gè)方向上移動(dòng) - 這對(duì)于像植入式設(shè)備這樣的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)是一個(gè)關(guān)鍵特性，它可以將治療方法直接釋放到體內(nèi)。

微流體二極管也代表了3D納米打印策略的首次使用，該策略突破了先前的成本和復(fù)雜性障礙，阻礙了從個(gè)性化醫(yī)療到藥物輸送的領(lǐng)域的進(jìn)步。

“正如電子電路的萎縮徹底改變了電子領(lǐng)域，大幅縮小3D打印微流體電路尺寸的能力為藥物篩選，醫(yī)療診斷和微機(jī)器人等領(lǐng)域的新時(shí)代奠定了基礎(chǔ)，”助理Ryan Sochol說(shuō)道。 UMD的A. James Clark工程學(xué)院機(jī)械工程和生物工程教授。

Sochol與研究生Andrew Lamont和Abdullah Alsharhan在今天發(fā)表在開(kāi)放獲取期刊“ 科學(xué)報(bào)告”上的一篇論文中概述了他們的新戰(zhàn)略。

近年來(lái)，科學(xué)家們開(kāi)始利用新興的3D納米印刷技術(shù)來(lái)構(gòu)建醫(yī)療設(shè)備并創(chuàng)建“片上器官”系統(tǒng)。但是，將藥物，營(yíng)養(yǎng)素和其他液體推入如此小的環(huán)境而不會(huì)泄漏的復(fù)雜性 - 以及克服這些復(fù)雜性的成本 - 使得該技術(shù)對(duì)于需要精確流體控制的大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)是不切實(shí)際的。

相反，研究人員僅限于增材制造技術(shù)，其印刷功能明顯大于新型UMD流體二極管。

“這確實(shí)限制了你的設(shè)備有多小，”生物工程學(xué)生拉蒙特說(shuō)，他開(kāi)發(fā)了這種方法，并將測(cè)試作為他博士研究的一部分。“畢竟，你的微機(jī)器人中的微流體電路不能大于機(jī)器人本身。”

克拉克學(xué)院團(tuán)隊(duì)的戰(zhàn)略與眾不同之處在于它采用了一種稱(chēng)為溶膠 - 凝膠的工藝，這使得他們可以將二極管固定在印有普通聚合物的微型通道的墻壁上。然后將二極管的分鐘結(jié)構(gòu)直接打印在通道內(nèi)部 - 從通道頂部向下逐層打印。

結(jié)果是完全密封的3D微流體二極管，其成本只是成本的一??小部分，并且比以前的方法花費(fèi)的時(shí)間更短。

它們實(shí)現(xiàn)的強(qiáng)密封將保護(hù)電路免受污染，并確保任何流過(guò)二極管的流體不會(huì)在錯(cuò)誤的時(shí)間或地點(diǎn)釋放，通過(guò)微通道壁的再成形進(jìn)一步加強(qiáng)。

“以前的方法要求研究人員犧牲時(shí)間和成本來(lái)建造類(lèi)似的組件，我們的方法允許我們基本上擁有我們的蛋糕并且也吃它，”Sochol說(shuō)。“現(xiàn)在，研究人員可以比現(xiàn)在更快，更便宜，勞動(dòng)力更少的3D納米打印復(fù)雜的流體系統(tǒng)。”