3D打印原型用于降低芯片實(shí)驗(yàn)室的成本

來源：廣西增材制造協(xié)會(huì)

現(xiàn)在有多種新的微加工方法可用于創(chuàng)建快速原型和新系統(tǒng)，維也納科技大學(xué)的研究人員解釋了“四種功能性生物相容性壓敏粘合劑的表征”的新研究，用于基于細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)室的快速原型制作。

該研究的目標(biāo)是減少創(chuàng)建芯片實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的時(shí)間和成本。在研究壓敏粘合劑的微觀結(jié)構(gòu)時(shí)，作者了解到設(shè)計(jì)靈活性，快速原型制作和易于組裝都是有益的，但有一個(gè)缺點(diǎn)：目前生產(chǎn)的大多數(shù)粘合劑都是有毒的，不允許生物打印中的細(xì)胞可持續(xù)性。

研究人員尋找可以在2D和3D中創(chuàng)建的細(xì)胞和片上器官概念，以及提供生物相容性材料的概念;畢竟，最后，當(dāng)談到生物打印時(shí)，重點(diǎn)是維持細(xì)胞生命。即使具有生物打印和創(chuàng)建微通道網(wǎng)絡(luò)的一系列優(yōu)勢，研究人員表示，芯片實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的生產(chǎn)成本仍然很高，原型設(shè)計(jì)和生產(chǎn)最終設(shè)計(jì)可能需要數(shù)年時(shí)間，通常因?yàn)樾枰M(jìn)行大量迭代與活細(xì)胞一起工作的復(fù)雜性。

“重要的是要注意標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)針對使用涂覆的聚苯乙烯燒瓶和培養(yǎng)板的大細(xì)胞數(shù)和高培養(yǎng)基體積的靜態(tài)條件進(jìn)行優(yōu)化。這意味著將活細(xì)胞培養(yǎng)物整合到微流體裝置和基于細(xì)胞的分析的小型化不是直接的，不遵循簡單的比例定律，并且在許多情況下需要經(jīng)驗(yàn)方法來調(diào)節(jié)氧需求營養(yǎng)供應(yīng)”，研究人員說。

“因此，快速原型制作方法是降低成本和時(shí)間的關(guān)鍵，因?yàn)樗鼈兲峁┝丝焖俚脑O(shè)計(jì)改變，從而改善了細(xì)胞培養(yǎng)的優(yōu)化和可行性研究。”

（A）工藝流程和（B）壓敏生物醫(yī)用粘合劑（PSA）快速原型制作的時(shí)間投資。

使用壓敏膠帶，研究人員注意到芯片到芯片時(shí)間的減少。雖然生物打印中沒有太多的粘合劑可用，但最終研究團(tuán)隊(duì)有四種選擇：三種丙烯酸和一種有機(jī)硅粘合劑。

“由于材料特性在微流體細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)用中起關(guān)鍵作用，因此在下一組實(shí)驗(yàn)中更詳細(xì)地研究了氧氣和蒸汽滲透性以及包括自發(fā)熒光的光學(xué)透明性。雖然使用集成的氧氣微傳感器監(jiān)測透氧性的傳遞，但通過隨著時(shí)間的推移氣泡體積的增加間接測量透氣性，”研究人員解釋說。

他們發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定的“生物芯片操作”可持續(xù)數(shù)周，具體如下：
流速高
生理溫度
100％的濕度

生物醫(yī)學(xué)級(jí)壓敏粘合劑的生物相容性，包括（A）代謝活性數(shù)據(jù)條是n = 3（B）活力的平均值±SD和（C）BeWo b30上皮細(xì)胞的粘附?；盍Ρ硎緸樵诮臃N后24和48小時(shí)后歸一化至對照玻璃基質(zhì)的活細(xì)胞的百分比。

“總體而言，使用壓敏膠帶進(jìn)行快速原型制作可實(shí)現(xiàn)一步制造，具有快速的概念到芯片時(shí)間，即使對于需要多層堆疊層和集成多孔膜的基于細(xì)胞的微流體裝置，其應(yīng)用也非?？尚校弊髡呖偨Y(jié)道。 “我們相信醫(yī)用級(jí)壓敏膠帶是一種可行的替代方案，可以克服將不同聚合物類型的多個(gè)功能層（包括剛性氣動(dòng)和流體層以及柔性膜以快速和可重復(fù)的方式）集成的挑戰(zhàn)。”

芯片實(shí)驗(yàn)室概念已經(jīng)從我們之前很少有人知道的想法發(fā)展到一個(gè)新興的技術(shù)領(lǐng)域，旨在為3D打印的小型實(shí)驗(yàn)室，不同的生物打印平臺(tái)和新工藝提供更高的效率。