研究人員利用MOIIN樹脂評(píng)估基于細(xì)胞應(yīng)用的微流體3D打印

2023年7月25日，南極熊獲悉，昆士蘭科技大學(xué)的研究人員使用特殊的材料和3D打印機(jī)成功地制造了微小的管道和裝置。這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)為生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中新一代微流體通道的快速原型設(shè)計(jì)提供許多機(jī)會(huì)。

△使用MOIIN樹脂3D打印的柱陣列

研究人員結(jié)合使用了DMG Digital公司生產(chǎn)的MOIIN High Temp和MOIIN Tech Clear樹脂以及ASIGA UV Max X27 DLP 3D打印機(jī)，使用這種技術(shù)成功地3D打印了三種常見的微流體設(shè)計(jì)，包括2D單層培養(yǎng)裝置、柱陣列和液滴發(fā)生器的收縮通道。

為了確定這些MOIIN 3D打印材料是否與基于細(xì)胞的研究兼容，研究人員評(píng)估了三個(gè)關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)：能否復(fù)雜一體化地3D打印用于細(xì)胞捕獲和流動(dòng)操縱的微結(jié)構(gòu)、兼容成像平臺(tái)以及與顯微鏡等成像平臺(tái)的兼容性。

最終，由Louis Ong和Yi-Chin Toh領(lǐng)導(dǎo)的研究得出結(jié)論，即利用MOIIN High Temp和MOIIN Tech Clear進(jìn)行基于細(xì)胞的應(yīng)用的微流體通道的3D打印是可行的。研究結(jié)果表明，這些材料非常適合這些用途，可以幫助我們更好地了解和研究細(xì)胞。

△該研究采用的樹脂和3D打印設(shè)備

3D打印微流體裝置

微流控是在微觀尺度下控制和分析液體移動(dòng)的技術(shù)。以往，大多數(shù)微流控裝置都是用PDMS軟光刻來(lái)設(shè)計(jì)和制作的，但這種方法局限于單層平面設(shè)計(jì)，并且需要手動(dòng)組裝，不僅費(fèi)時(shí)還容易導(dǎo)致制作效率低。而3D打印可以直接制造流體通道，提高了微流控裝置的制作效率。更重要的是，塑料材料的使用使得研究成果更容易轉(zhuǎn)化為大規(guī)模制造工藝。

研究報(bào)告題目為“MOIIN樹脂的研究案例用于基于細(xì)胞應(yīng)用的3D打印微流體裝置”.pdf (381.4 KB, 下載次數(shù): 106)

2023-7-25 11:40 上傳

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3D打印和測(cè)試過(guò)程

Autodesk的AutoCAD 3D設(shè)計(jì)軟件用于設(shè)計(jì)微流體裝置，該裝置以50 μm z分辨率制造。3D打印完成后，將部件浸入異丙醇 (IPA) 浴中并進(jìn)行480秒的超聲處理。使用注射器輕輕地沖洗掉微通道內(nèi)截留的任何樹脂。

接下來(lái)，將部件置于單獨(dú)的IPA浴中進(jìn)行3個(gè)超聲處理周期，每個(gè)周期480秒。然后將器件轉(zhuǎn)移到干凈的IPA罐中2小時(shí)，以去除任何殘留的樹脂。最后，將清潔后的器件吹干并在60℃下加熱固化20分鐘，然后放入紫外線清潔室中3小時(shí)。

研究發(fā)現(xiàn)MOIIN High Temp和MOIIN Tech Clear樹脂都支持制造用于細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的常見微流體裝置通道幾何形狀。事實(shí)上，MOIIN的兩種樹脂都成功地生產(chǎn)出了高度精確的微結(jié)構(gòu)，其最小尺寸為300 μm寬度，縱橫比為1:3。

△使用MOIIN樹脂制作的2D腔室在熒光燈下觀察

該團(tuán)隊(duì)使用顯微鏡對(duì)樣品進(jìn)行觀察和分析，該團(tuán)隊(duì)評(píng)估了MOIIN樹脂在顯微鏡中的兼容性。在這里，研究團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)研究了專為3D打印透明物體而開發(fā)的MOIIN Tech Clear。最終，利用這種樹脂，研究人員能夠?qū)崿F(xiàn)微通道微結(jié)構(gòu)的高分辨率成像，以及低至10倍的高分辨率顆粒流。

此外，還研究了兩種MOIIN樹脂與組織單層培養(yǎng)物的生物相容性。在這里，研究人員3D打印了2D培養(yǎng)通道，其中接種了肝臟HepG2細(xì)胞系。五天后，研究人員觀察到兩種樹脂的細(xì)胞死亡有限。因此，可以推斷MOIIN High Temp和MOIIN Tech Clear樹脂都具有生物相容性，并且可以支持3D打印設(shè)備中基于細(xì)胞的應(yīng)用。