A nova estratégia de nanoprinting 3-D abre as portas para uma revolução na medicina, robótica
p Conceito de escrita direta a laser in-situ baseado em sol-gel (isDLW). (a – g) Ilustrações do protocolo de fabricação isDLW para um elemento microfluídico impresso dentro de um microcanal semi-ovular. (a) DLW das estruturas de molde de canal. (b) Molde mestre negativo fabricado. (c) Micromoldagem de poli (dimetilsiloxano) (PDMS). (d) PDMS micromoldado ligado a um substrato de vidro. (e) Reação de sol-gel catalisada por ácido acético (Ac.) para revestir os microcanais de PDMS com uma camada adesiva de (3-aminopropil) trietoxissilano (APTES). (f) Carregamento a vácuo de um material fotocurável em fase líquida nos microcanais revestidos com sol-gel. (g) O processo isDLW “teto ao piso”. Pulsos de laser de femtossegundos focados (vermelho) passam por uma lente objetiva, óleo de imersão, substrato de vidro, e fotomaterial de fase líquida para iniciar fotopolimerização espacialmente controlada (branco) em um ponto a ponto, metodologia camada por camada, em última análise, produzindo uma estrutura composta de fotomaterial curado (azul) que é totalmente vedado a toda a superfície luminal do microcanal revestido com sol-gel. (h – m) Micrografias de (superior) moldes master negativos impressos em DLW, e (inferior) perfis de PDMS replicados correspondentes a geometrias de seção transversal de microcanais distintas:(h) retangular (mimético de corrosão de íons reativos profundos (DRIE)), (i) afilado para fora (mimético de fotoresiste de tom positivo), (j) afilado para dentro (mimético de fotoresiste de tom negativo), (k) semicircular, (l) semi-ovular, e (m) triangular (ver também a Fig. S1 suplementar). Barras de escala =100 μm. Crédito: Relatórios Científicos
p Engenheiros da Universidade de Maryland (UMD) criaram o primeiro elemento de circuito de fluido impresso em 3-D tão minúsculo que 10 poderiam repousar na largura de um fio de cabelo humano. O diodo garante que os fluidos se movam em apenas uma única direção - um recurso crítico para produtos como dispositivos implantáveis que liberam terapias diretamente no corpo. p O diodo microfluídico também representa o primeiro uso de uma estratégia de nanoprinting 3-D que rompe as barreiras anteriores de custo e complexidade que impedem os avanços em áreas que vão da medicina personalizada à distribuição de medicamentos.
p "Assim como o encolhimento dos circuitos elétricos revolucionou o campo da eletrônica, a capacidade de reduzir drasticamente o tamanho dos circuitos microfluídicos impressos em 3-D prepara o terreno para uma nova era em campos como a triagem farmacêutica, diagnósticos médicos, e microrobóticos, "disse Ryan Sochol, professor assistente de engenharia mecânica e bioengenharia na Escola de Engenharia A. James Clark da UMD.
p Sochol, junto com os alunos de graduação Andrew Lamont e Abdullah Alsharhan, delineou sua nova estratégia em um artigo publicado hoje na revista de acesso aberto
Natureza:Relatórios Científicos .
p Os cientistas têm nos últimos anos explorado a tecnologia emergente de nanoprinting 3-D para construir dispositivos médicos e criar sistemas de "órgão em um chip". Mas a complexidade de empurrar os produtos farmacêuticos, nutrientes, e outros fluidos em ambientes tão pequenos sem vazamento - e os custos de superar essas complexidades - tornaram a tecnologia impraticável para a maioria das aplicações que requerem controle preciso de fluidos.
p Em vez de, os pesquisadores limitaram-se a tecnologias de manufatura aditiva que imprimem recursos significativamente maiores do que o novo diodo fluido UMD.
p "Isso realmente limita o tamanho do dispositivo, "disse Lamont, um estudante de bioengenharia que desenvolveu a abordagem e conduziu os testes como parte de sua pesquisa de doutorado. "Afinal, o circuito microfluídico em seu microrrobô não pode ser maior do que o próprio robô. "
p O que diferencia a estratégia da equipe da Clark School é o uso de um processo conhecido como sol-gel, o que lhes permitiu ancorar seu diodo às paredes de um canal em microescala impresso com um polímero comum. A arquitetura de minuto do diodo foi então impressa diretamente dentro do canal - camada por camada, do topo do canal para baixo.
p O resultado é um totalmente selado, Diodo microfluídico 3-D criado a uma fração do custo e em menos tempo do que as abordagens anteriores.
p O forte selo que eles alcançaram, que protegerá o circuito de contaminação e garantirá que qualquer fluido empurrado através do diodo não seja liberado na hora ou local errado, foi ainda reforçado por uma reformulação das paredes do microcanal.
p "Onde os métodos anteriores exigiam que os pesquisadores sacrificassem tempo e custo para construir componentes semelhantes, nossa abordagem nos permite essencialmente ter nosso bolo e comê-lo também, "Disse Sochol." Agora, pesquisadores podem nanoimprimir sistemas fluídicos complexos com mais rapidez, mais barato, e com menos trabalho do que nunca. "
