縮小身材降低身價(jià)3D打印讓微流控產(chǎn)業(yè)加速騰飛

    微流控是一項(xiàng)年輕的技術(shù)，多數(shù)人對它可能還比較陌生，但是該技術(shù)已在學(xué)界聲名鵲起。綜合了化學(xué)、生物學(xué)、材料學(xué)、醫(yī)學(xué)等諸多學(xué)科知識的微流控技術(shù)，其實(shí)體成果是芯片。小小的微流控芯片在藥品篩選、毒性檢測、病理研究、病情診斷等多個(gè)領(lǐng)域都能發(fā)揮重大作用。

    不過，微流控芯片的傳統(tǒng)制作工藝是勞動密集型的，生產(chǎn)效率難以滿足實(shí)驗(yàn)室的大批量需求，也不利于產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代。一項(xiàng)前景大好的新興技術(shù)怎能在起步階段就被制造工藝問題縛住了手腳？為此，業(yè)內(nèi)人士集思廣益，從近年的趨勢來看，他們不約而同地把希望寄托在了3D打印身上。因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)的種種優(yōu)點(diǎn)，恰好是微流控芯片改進(jìn)生產(chǎn)所需要的。

    2014年，浙江大學(xué)的研究人員開發(fā)出微流控紙芯片，其中便用到了3D打印技術(shù)。他們使用開源3D打印機(jī)來制作芯片，從而達(dá)到低成本、大批量、高速率的目標(biāo)。

    當(dāng)然，對于整個(gè)微流控產(chǎn)業(yè)而言，使用開源3D打印機(jī)制造芯片只是暫時(shí)之計(jì)。在見證了3D打印強(qiáng)大的芯片生產(chǎn)能力之后，業(yè)界開始著力研發(fā)專業(yè)設(shè)備。2016年，英國公司Dolomite推出了全球首款微流控芯片3D打印機(jī)FluidicFactory，首次實(shí)現(xiàn)了流體密封裝置的3D打印生產(chǎn)。

    與此同時(shí)，利用普通3D打印機(jī)制作微流控芯片的嘗試還在繼續(xù)。今年6月，美國康涅狄格大學(xué)用SLA3D打印機(jī)制出了一種微流控芯片，研究人員稱之為“芯片上的實(shí)驗(yàn)室”。通過在芯片上放置DNA、肝微粒體等物質(zhì)并輸入尼古丁，科研人員成功證明了電子煙跟普通香煙一樣會損害DNA并致癌。而用3D打印機(jī)生產(chǎn)這樣一枚芯片的成本僅為0.8美元。

    除了研發(fā)專業(yè)的微流控芯片3D打印設(shè)備，部分業(yè)界人士還在探索新的3D打印材料。一般而言，微流控芯片主要由玻璃、塑料或樹脂制成。今年8月，西班牙馬德里自治大學(xué)和3D打印公司Lithoz的校企合作為微流控芯片找到了一種新的原材料——陶瓷。較之于玻璃和塑料，陶瓷更為耐熱，強(qiáng)度更高，而且其一次性成型的特點(diǎn)也為更為復(fù)雜的裝置提供了相對簡單的制作工藝。

    剛剛過去的8月，一項(xiàng)新的成果在美國楊百翰大學(xué)誕生：該校研究人員造出了迄今為止世界上最小的3D打印微流控芯片，能在小于100微米的尺寸下使用。工欲善其事，必先利其器，為制作這款技術(shù)要求極高的芯片，科研團(tuán)隊(duì)從設(shè)計(jì)專門的3D打印機(jī)起步。因此，他們在制成芯片的同時(shí)，也造就了采用數(shù)字光處理立體光刻技術(shù)的高分辨率3D打印設(shè)備。這項(xiàng)成果可能首先被用于早產(chǎn)預(yù)測的相關(guān)研究。

    總體而言，自3D打印參與生產(chǎn)以來，微流控芯片呈現(xiàn)出體型越變越小、價(jià)格越來越低的趨勢。而芯片身材縮小、身價(jià)降低正是業(yè)界所樂見的，這將加速產(chǎn)業(yè)的騰飛。可以預(yù)見，3D打印會在微流控芯片制造領(lǐng)域占據(jù)愈加重要的地位，甚至成為主流。微流控芯片有望成為活性組織器官生產(chǎn)以外，3D打印技術(shù)對生物醫(yī)學(xué)界的又一貢獻(xiàn)。