チーム 3-D がチップ上に初の真のマイクロ流体ラボをプリント

出典: 平安ファイナンスネットワーク

BYU の研究者たちは、100 マイクロメートルよりはるかに小さいスケールで効果を発揮できるほど小型の実用的なマイクロ流体デバイスを 3D プリントした初めての研究者です。マイクロ流体デバイスは、デバイスに組み込まれた微細なチャネルを使用して、血液サンプル内の疾患バイオマーカー、細胞、およびその他の小さな構造を分類できる小さなチップです。医療診断機器の安価な大量生産における大きな進歩であるこの成果は、学術誌「Lab on a Chip」に詳しく掲載されている。 BYU の電気工学教授グレッグ・ノーディン氏と BYU の化学教授アダム・ウーリー氏は、彼らの革新の鍵は 2 つあると述べています。

高解像度で印刷するために独自の3Dプリンターを構築する
新しく特別に設計された低コストのカスタム樹脂を使用する

「他の人たちは3Dプリントした流体チャネルを持っていますが、マイクロ流体工学に使えるほど小さくすることはできていません」とノルディン氏は言う。「そこで私たちは独自の3Dプリンターを作り、それを可能にする樹脂を研究することにしました。」

彼らの研究により、断面が18ミクロン×20ミクロンという小さな流路を持つチップ上のラボが実現した。マイクロ流体デバイスを 3D プリントするこれまでの取り組みでは、100 マイクロメートル未満のデバイスを成功させることができませんでした。研究者の 3D プリンターは 385 nm LED を使用しているため、405 nm LED を使用する 3D プリンターと比較して、樹脂配合における UV 吸収剤の選択肢が大幅に増えます。

ノルディン氏は、マイクロ流体デバイスの製造における3Dプリントの利点はすでによく知られており、彼らの手法であるデジタル光処理ステレオリソグラフィー（DLP-SLA）は特に有望な低コストのアプローチであると述べた。 DLP-SLA は、ほとんどの民生用プロジェクターと同様に、マイクロミラーアレイチップを使用して、デバイスの層ごとの印刷中に各層の光学パターンを動的に作成します。

研究者らは、マイクロ流体の試作と開発におけるソフトリソグラフィーとホットエンボス加工といった従来の手法の優位性に挑戦するために、3Dプリンティングの基礎を築いていると述べている。

「私たちは意図的にマイクロ流体デバイスの製造に革命を起こそうとした」とノルディン氏は語った。ウーリー氏のマイクロ流体工学に関する研究は、ラボオンチップデバイスを使用して早産に関連するバイオマーカーを検出することに重点を置いています。そのため、彼とノルディンは、この論文で使用されている早産を予測する手法を開発するための提案を国立衛生研究所に提出したばかりである。

ウーリー氏は、この論文は3Dプリントされたマイクロ流体工学によって100倍も大きなサイズの特徴を実現できることを示していると述べた。また、時間と手間も削減されます。BYU で開発された方法では、30 分でデバイスを作成でき、ほこりやその他の汚染物質のない特別な実験室環境であるクリーンルームを使用する必要がありません。「これは単なる小さな一歩ではありません。あるサイズ体制から、これまで 3D プリントでは実現できなかったサイズ体制への大きな飛躍です」とウーリー氏は語った。「これにより、マイクロ流体工学をより簡単に、より安価に実現する多くの可能性が開かれます。」

Hua Gong 氏はブリガムヤング大学で博士号を取得しています。 3D プリントを可能にするための実験作業を主導する学生たち。 BYUの学部生ブライス・ビックハム氏もこの研究で重要な役割を果たした。大学1年生を終えたばかりのブライスは、この挑戦に挑み、さまざまな樹脂材料を詳しく解説した20巻の本を読みふけった。ノーディン氏は、BYU図書館での数週間にわたる努力のおかげで、ブライス氏は完璧な資料を見つけたと語った。その後、Hua 氏はこの材料を使用して、3D プリンター用樹脂をうまく作成しました。

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