Οι ιατρικές εφαρμογές της τρισδιάστατης εκτύπωσης είναι ολοένα και πιο πολλές. Ένα από αυτά, ίσως λιγότερο γνωστό αλλά εξίσου σημαντικό, αφορά τη μικρορευστοποίηση. Οι μικρορευστοποιητικές συσκευές (microfluidic chips) έχουν εμφανιστεί τα τελευταία 30 χρόνια και έχουν ενσωματωθεί γρήγορα σε πολλές διαφορετικές βιοϊατρικές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένης της έρευνας για τον καρκίνο, του ελέγχου φαρμάκων, της χορήγησης φαρμάκων και της μοριακής διάγνωσης. Η κατασκευή προσθέτων χρησιμοποιείται επίσης για την παραγωγή αυτών των σημαντικών συσκευών και πρόσφατη έρευνα από Φαρμακευτική Σχολή του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκηςστην Ελλάδα, έδειξε πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί η τεχνολογία DLP για την κατασκευή τους.

Όπως αναφέρθηκε, οι μικρορευστικές συσκευές κερδίζουν δημοτικότητα τα τελευταία χρόνια. Τι ακριβώς είναι όμως; Η μικρορευστολογία είναι η επιστήμη του ελέγχου και του χειρισμού υγρών σε μικροσκοπική κλίμακα. Επιτρέπει γρήγορες αποκρίσεις, ελάχιστη κατανάλωση δείγματος και υψηλή απόδοση. Οι μικρορευστικές συσκευές, γνωστές και ως μικρορευστοποιήσιμα τσιπ, είναι ένα σύνολο μικροκαναλιών χαραγμένων ή διαμορφωμένων σε ένα υλικό. Παραδοσιακά, οι συσκευές microfluidics κατασκευάζονται από γυαλί, πυρίτιο και πολυδιμεθυλοσιλοξάνιο (PDMS). Ωστόσο, κατασκευάζονται επίσης όλο και περισσότερο με τρισδιάστατη εκτύπωση.

Στο παρελθόν είχαν χρησιμοποιηθεί μόνο στερεολιθογραφία (SLA) και πολυμερισμός δύο φωτονίων (2PP), λόγω της ακρίβειας και της ικανότητάς τους να παράγουν μικρά εξαρτήματα. Αλλά αυτές δεν είναι πλέον οι μόνες επιλογές. Στη μελέτη «Κατασκευή μικρορευστοποιημένης συσκευής με ψηφιακή επεξεργασία φωτός (DLP) 3D printing», οι Ελευθέριος Ανδριώτης, Παρασκευή Κυριακή Μονού και Δημήτριος Φατούρος επεξηγήθηκαν πώς να κατασκευάσετε μια μικρορευστοποιημένη συσκευή με Ψηφιακή Επεξεργασία Φωτός (DLP). Οι ερευνητές κατάφεραν να ολοκληρώσουν αυτό το έργο με τη βοήθεια της Lino3D, μιας εταιρείας τρισδιάστατης εκτύπωσης με έδρα την Ελλάδα.

Η δημιουργία μικρορευστών τσιπ

Όσοι γνωρίζουν την τρισδιάστατη εκτύπωση γνωρίζουν ότι το DLP είναι μία από τις τεχνολογίες τρισδιάστατης εκτύπωσης που χρησιμοποιούν φωτοπολυμερισμό. Ωστόσο, σε αντίθεση με το SLA, το οποίο χρησιμοποιεί ένα στρώμα για τη σκλήρυνση σημείο προς σημείο ή το LCD, το DLP χρησιμοποιεί έναν βιντεοπροβολέα για τη γρήγορη και ακριβή σκλήρυνση των ρητινών στρώμα προς στρώμα. Η EnvisionTEC, τώρα ETEC, ήταν ο δημιουργός της τεχνολογίας και οι ερευνητές στράφηκαν σε αυτήν για να δημιουργήσουν τις μικρορευστικές συσκευές τους.

Συγκεκριμένα, αποφάσισαν να χρησιμοποιήσουν ρητίνη E-RigidForm Amber και έναν εκτυπωτή ETEC D4K 3D για να δημιουργήσουν το μικρορευστοποιημένο τσιπ. Η ρητίνη που μοιάζει με πολυουρεθάνη ήταν χρήσιμη επειδή μπορεί να σχηματίσει ισχυρά, σκληρά και άκαμπτα εξαρτήματα τελικής χρήσης. Επιπλέον, έχει καλή θερμική απόκλιση και, το πιο σημαντικό, είναι ανθεκτικό στο νερό, κάτι που είναι σημαντικό όταν εργάζεστε με υγρά.

Επιπλέον, η D4K είναι γνωστή για την παραγωγή επιτραπέζιων υπολογιστών ανταλλακτικών υψηλής ανάλυσης σε διάφορους κλάδους, συμπεριλαμβανομένου του κοσμήματος και της οδοντιατρικής. Σύμφωνα με την ETEC, όχι μόνο έχει την υψηλότερη ταχύτητα για έναν τυπικό εκτυπωτή DLP, αλλά είναι επίσης σε θέση να παράγει εξαιρετικά ακριβή εξαρτήματα με πολύ λεπτές λεπτομέρειες. Αυτό ήταν προφανώς κρίσιμο, καθώς οι μικρορευστικές συσκευές δημιουργούνται σε μικροσκοπική κλίμακα και περιλαμβάνουν εξαιρετικά λεπτομερή κανάλια που πρέπει να κατασκευαστούν τέλεια για τον σκοπό τους.

Οι ερευνητές σχεδίασαν το τσιπ στο AutoCAD 2019 πριν το εξαγάγουν ως αρχείο STL. Στο σχεδιασμό, το πλάτος του καναλιού ορίστηκε στα 700 μm με κλειδαριές luer προσαρτημένες στις εισόδους και τις εξόδους για τη διευκόλυνση της σύνδεσης των σωλήνων. Κατά την εκτύπωση, το ύψος του στρώματος ορίστηκε στο 1 μm.

Αν και η εκτύπωση ήταν επιτυχής, οι ερευνητές έπρεπε αργότερα να βρουν έναν τρόπο να αφαιρέσουν την υγρή ρητίνη που εμπόδιζε τις εισόδους και τις εξόδους. Το πλύσιμο με ισοπροπυλική αλκοόλη (99,9%) ήταν ανεπιτυχές, έτσι στράφηκαν σε μια αυτόματη μηχανή αφαίρεσης ρητίνης, το DEMI 400 από την PostProcess Technologies. Αυτό επέτρεψε στους ερευνητές να καθαρίσουν τα τυπωμένα μέρη διατηρώντας παράλληλα την ποιότητά τους. Το τελικό αποτέλεσμα ήταν εξαιρετικό και ελπίζουμε ότι θα ανοίξει το δρόμο για ακόμη περισσότερες εφαρμογές που χρησιμοποιούν αυτές τις τεχνολογίες. Για να μάθετε περισσότερα για το Lino3D, το οποίο συνέβαλε σημαντικά στη δημιουργία αυτών των τσιπ, μπορείτε να συμβουλευτείτε τον ιστότοπό τους: ΕΔΩ.

Τι πιστεύετε για τη χρήση του DLP για την κατασκευή μικρορευστοποιημένων τσιπ; Ενημερώστε μας αφήνοντας ένα σχόλιο στα κοινωνικά μας κανάλια Facebook, Κελάδημα, LinkedIn Και YouTube! Μην ξεχάσετε να εγγραφείτε στο εβδομαδιαίο ενημερωτικό δελτίο μας για να λαμβάνετε όλα τα νέα για την τρισδιάστατη εκτύπωση κατευθείαν στα εισερχόμενά σας!

*Συντελεστές για όλες τις φωτογραφίες: Lino3D