3D打印陶瓷微系統推進微流控芯片或人體器官芯片應用

        芯片上的實驗室-微流控芯片技術(Microfluidics)是把生物、化學、醫學分析過程的樣品制備、反應、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊微米尺度的芯片上 , 自動完成分析全過程 。 由于它在生物、化學、醫學等領域的巨大潛力 , 已經發展成為一個生物、化學、醫學、流體、電子、材料、機械等學科交叉的嶄新研究領域 。 人體器官芯片(organs-on-a-chip)是近幾年發展起來的一種新興前沿交叉學科技術 , 它以前所未有的方式見證機體的多種生物學行為 , 在新藥發現、疾病機制和毒性預測等領域具有重要應用前景 。
馬德里自治大學和陶瓷3D打印公司Lithoz聯合開發了復雜的3D打印陶瓷微系統 , 可以推進芯片實驗室和人體芯片器官的開發與應用 。 開發團隊表示 , 其3D打印陶瓷器件標志著生物醫學領域的突破 。

3D打印陶瓷微系統推進微流控芯片或人體器官芯片應用

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使用Lithoz的CeraFab7500機器(一種基于光刻的增材制造系統)將陶瓷材料與光敏樹脂混合3D打印出來 , 這種八邊形的芯片被打印出來后 , 通過燒結去除樹脂 , 將陶瓷顆粒熔合在一起成為固體件 。 這一步很重要 , 因為它可以達到芯片所需要的密封材料生物醫學性能要求(以防止活體材料的泄漏) 。
3D打印陶瓷微系統推進微流控芯片或人體器官芯片應用

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根據研究人員 , 這種3D打印的陶瓷芯片顯示了將陶瓷材料用于生物醫學應用的潛力 , 因為它們比玻璃或塑料具有更高的強度和更好的耐溫性 。
3D打印陶瓷微系統推進微流控芯片或人體器官芯片應用

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3D打印陶瓷微系統是一次性成型的 , 這意味著它不需要任何組件 , 也無需零部件維護 。 作為其結構的一部分 , 復合微系統整合了多孔膜 , 用來分離不同水平的細胞培養室 , 類似于transwell的功能 。
根據論文 , 復合微系統還包括通過懸臂陶瓷膜連接的通道網絡 。 3D科學谷了解到這種微流體系統具有復雜的特征 , 集成度很高 , 整體部件尺寸緊湊 , 細節水平精湛 。
總體而言 , 3D打印陶瓷微系統可以為更復雜的細胞培養測試裝置提供有效和相對簡單的替代方案 , 有助于推進仿生3D細胞培養研究的進步 。
在國內 , 根據3D科學谷的市場研究 , 浙江大學、中科院大連化物所、大連理工大學等在微流控芯片領域頗有建樹 。 其中 , 大連化物所微流控芯片研究團隊利用工程學原理和多學科集成手段已構建了一系列功能化器官芯片系統 , 建立了肝、腎、腸、血腦屏障等縮微類器官模型以及多器官集成芯片體系 , 并開始用于生物學研究、毒性測試和干細胞等領域 。
浙江大學賀永及其研究團隊提出了一種基于毛細驅動的3D打印微流控芯片(μ3DPADs) , 其無泵驅動的特點與現有的紙基微流控芯片(Paper-ba