A aproximação nova permite que as impressoras do SL fabriquem umas redes microfluidic mais finas, mais complexas

Introduzido primeiramente nos anos 80, a estereolitografia (SL) é um processo de manufactura aditivo que imprima os objetos 3D pela cura selectiva da resina líquida do polímero usando uma fonte (UV) luminosa do USD em uma forma da camada-por-camada. O polímero empregado submete-se a uma reacção fotoquímica que voltas ele do líquido ao sólido quando expor à iluminação UV. Hoje, o SL touted como um dos formulários os mais exactos da impressão 3D que é acessível aos consumidores, com os modelos de desktop (por exemplo, variações do indicador de cristal líquido) custando tão pequeno quanto USD 300.

O SL é uma opção atractiva para pesquisadores no campo do microfluidics. Não somente tem a capacidade para fabricar dispositivos microfluidic em uma única etapa de um modelo gerado por computador, mas igualmente permite a fabricação verdadeiramente das estruturas 3D que de outra maneira seriam desafiantes, se não impossíveis, com as aproximações existentes da fabricação.

Contudo, ao empregar impressoras do SL nos canais microfluidic da impressão, dois problemas representativos ocorrem. Em primeiro lugar, polimerização inadvertida da resina uncured no vácuo do canal. Durante a cópia, a resina líquida é prendida dentro do vácuo do canal. A iluminação das camadas subseqüentes pode inadvertidamente curar a resina líquida prendida, que conduzirá a uma obstrução do canal.

Em segundo lugar, no evento onde a polimerização inadvertida da resina não ocorre, a evacuação da resina prendida dentro do vácuo do canal pode ainda ser um desafio. Isto é porque a resina líquida existente é viscoso (isto é, consistência como o mel), fazendo a evacuação dos canais ou de redes estreitas com desafio dos ramos múltiplos. Estes dois desafios limitam o attainability de dimensões e de complexidade do canal nas redes fluidic impressas pelo SL.

Para abordar estas limitações, os pesquisadores de Singapura Unversity da tecnologia e o projecto (SUTD) em colaboração com o grupo de investigação de Toh Yi-Chin do professor adjunto da universidade nacional de Singapura, desenvolveram uma aproximação do projecto que pudesse melhorar as dimensões do canal e a complexidade atingíveis das redes com SL existente (refira a imagem).

A maneira convencional de imprimir dispositivos microfluidic com impressoras do SL é imprimir o dispositivo inteiro como uma entidade monolítica. Contudo, as edições como a polimerização inadvertida do vácuo do canal e a dificuldade no vácuo de evacuação do canal elevaram da impressão como uma entidade monolítica,”

Michinao Hashimoto, professor adjunto do investigador principal do desenvolvimento de produtos da engenharia, SUTD

Em lugar de, os pesquisadores tomaram uma aproximação da modularização - onde deconstructed espacial um canal microfluidic em umas subunidades mais simples, impressas lhes separada, e montadas subseqüentemente lhes às redes microfluidic do formulário. Aplicando esta aproximação, podiam imprimir redes microfluidic com maior intricado (tal como a ramificação hierárquica) e dimensões menores do canal.

“Pelo projecto, cada subunidade deconstructed espacial para ter as geometria simples que não conduziriam à polimerização inadvertida. As geometria simples igualmente facilitaram a evacuação da resina uncured,” disse o autor principal Terry Ching, um aluno diplomado de SUTD.

A equipe podia fabricar uma escala das redes fluidic que eram desafiantes imprimir usando métodos convencionais. Sua demonstração inclui redes de ramificação hierárquicas, redes retilíneos da estrutura, redes helicoidais, etc. Podiam igualmente demonstrar a eficácia de sua aproximação mostrando dimensões de um canal da melhoria do substancial (isto é, canal w = μm 75 e h = μm 90) quando comparados a usar a aproximação “monolítica” convencional da impressão.

Um caso óbvio do uso é a aplicação desta aproximação para fabricar redes fluidic usando o hydrogel para imitar o vasculature nativo. Até agora, a variedade de hydrogels imprimíveis do SL é limitada, e faltam frequentemente as propriedades mecânicas necessárias para uma cópia ou um biocompatibility exacto exigida para a incorporação de pilhas vivas. Simplificando as geometria de cada subunidade, a equipe usou o hydrogel para fabricar as redes fluidic intrincadas, imitando o vasculature nativo.

“Simplificar as geometria das subunidades igualmente reduz o uso dos aditivos que podem ser prejudiciais às pilhas biológicas,” Ching adicionado.

Em resumo, esta é uma aproximação geral do projecto que possa contornar alguns dos desafios os mais grandes no microfluidics impresso SL - aplicando esta aproximação, as impressoras existentes do SL podem agora fabricar o microfluidics com dimensões mais finas do canal, e mais intricados de ramificação. Este artigo de investigação foi publicado em materiais de engenharia avançados.

Source:
Journal reference:

Ching, T., et al. (2019) Fabrication of Complex 3D Fluidic Networks via Modularized Stereolithography. Advanced Engineering Materials. doi.org/10.1002/adem.201901109.