マイクロ流体アプリケーションにおけるPμSLマイクロスケール3Dプリント技術の進歩

出典: MMF PμSL 高精度

マイクロ流体工学は、マイクロメートル規模の小さなチャネル内で液体を処理および操作する技術です。マイクロチャネルやマイクロバルブなどのマイクロ加工技術は、通常、液体の流れや混合を制御するために使用されます。流量を制御することで、化学分析、薬物スクリーニング、細胞培養、遺伝子検査などのさまざまな機能を実現できます。この技術は、実験機関の分子濃度制御に関する研究に時間と空間の観点から新たな技術的ソリューションをもたらし、長い研究開発サイクルと高コストの困難に効果的に対処します。

現在、マイクロ流体技術は主にポイントオブケア検査、バイオ医薬品、生命科学研究の分野で使用されています。生命科学の観点から見ると、マイクロ流体技術に基づく臓器チップは、業界で徐々に注目される新たな分野になってきています。モルフォプレシジョンが開発した毛細血管臓器チップは、マイクロ流体工学の構造的特徴を組み合わせ、高精度のマイクロナノ3Dプリンティング技術を使用して開発および準備されており（リンクをクリック：モルフォアプリケーション|バイオメディカル展望：チップへの臓器の移植）、生命科学分野におけるマイクロ流体工学技術の多様な応用の拡大に貢献すると期待されています。

もちろん、工業製造部門における生産能力の問題も注目に値します。マイクロ流体チップを使用して高性能マイクロスフィアを調製するという新しい道は、今後 2 年間で産業レベルの生産能力のブレークスルーを達成し、マイクロ流体チップを反応の時代から生産の時代へと押し進める可能性があります。

市場の需要によって急速に推進される 数十億ドル規模の市場が急速に成長し、中国の強さが台頭している

権威ある国際MEMSコンサルティング会社であるYole Developpementが2022年7月に発表した「マイクロ流体産業の現状2022」調査レポートによると、世界のマイクロ流体チップ産業の総価値は2021年に181億米ドルに達した。世界のマイクロ流体チップ市場シェアは、2021年から2027年までの年平均成長率が10.1%で、2027年までに323億米ドルに増加すると予想されています。このデータは、マイクロ流体チップ業界の大きな可能性を十分に示しています。

マイクロ流体チップ市場予測 2021-2027 (Yole Development)
Yoleの統計によると、中国のマイクロ流体市場の規模は2017年に約5億5,200万米ドルでした。国際ブランドについては、中国におけるマイクロ流体製品の売上高は3億6,800万米ドルに達し、全体規模の67%を占めた。一方、各種マイクロ流体製品の国内売上高は約1億7,100万ドルで、全体の33％を占めた。

このデータは、中国のマイクロ流体市場の2つの特徴を明らかにしています。一方では、国内市場における国際ブランドの影響を過小評価することはできません。他方では、国内のマイクロ流体製品が徐々に登場し、市場競争力を発揮しています。国内政策の支援と技術革新および研究開発への企業投資の継続的な増加により、中国のマイクロ流体市場は今後さらに成長すると予想されます。

△中国市場におけるマイクロ流体チップ関連製品の販売（Yole Development）

多分野にわたる応用例 幅広い用途と有望な将来性

マイクロ流体技術は、時間と空間における分子濃度制御のための新しい技術的ソリューションをもたらします。マイクロナノ3Dプリント技術の反復的な開発により、モデルデータを物理的なオブジェクトに素早く変換することができ、手順の簡素化、実証時間と開発サイクルの短縮、研究開発のためのより広いイノベーション空間の提供などの利点があり、航空宇宙、医療、農業、バイオエンジニアリング、材料加工、化学産業など多くの分野で幅広く使用できます。

北京航空航天大学馮林研究室 音響マイクロ流体技術を使用して、外科的に乳房腫瘍を切除したマウスの全血から CTC を捕捉しました。表面投影マイクロステレオリソグラフィー (PμSL) 技術と PDMS 成形技術を組み合わせて音響マイクロ流体チップを作成し、循環腫瘍細胞を正確に捕捉しました。

論文リンク: https://doi.org/10.1039/D1LC00628B

中南大学のChen Xiang/Zhao Shuang/Chen Zeyuチーム マイクロ流体混合デバイス (MMD) は、MMF の高精度 3D 印刷技術 nanoArch® S140 を使用して製造され、標的リポソームのワンステップ構築を実現しました。

論文リンク: https://doi.org/10.1002/smll.202205498.

南方科技大学の郭伝飛研究グループ イオン化センサーに基づく指先脈拍検査の動脈硬化への応用。 PμSL技術によるピーナッツ溝微細構造の高精度な統合印刷は、広い線形感知範囲（0〜150KPa）と高感度を備えた柔軟なウェアラブルイオンセンサーの作成に役立ち、脈波速度の正確な測定を実現し、臨床動脈硬化症の評価と治療に使用されることが期待されています。

論文リンク: https://doi.org/10.1002/adhm.202301838

ハルビン工業大学、BGI、華東理工大学、スウィンバーン工科大学などのチーム。 革新的なマイクロ流体電気化学バイオセンシングプラットフォームが構築され、マイクロピラーアレイ電極上に 3D バイメタル Pt-Pd ナノツリーをコーティングすることで電気化学センシングの感度が向上しました。マイクロピラーアレイ電極の製造プロセスは、主に表面投影マイクロステレオリソグラフィー (PμSL) 技術と PDMS 成形技術を組み合わせたものです。

論文リンク: https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114703

上海大学の張元研究グループ 炎症因子の検出感度が限られているという問題を解決するために、合理的かつ効果的な電気化学免疫センサーデバイス設計戦略が提案されました。研究チームは、ZIF-8@Ag NWを電極材料として使用し、Mofangの精密nanoArch®S140装置およびスクリーン印刷技術と組み合わせて、血清中の炎症因子IL-6とIL-8を組み合わせて検出するためのマルチチャネル電気化学免疫センサーマイクロ流体チップを開発しました。

論文リンク: www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-5030-y

マイクロナノ 3D プリンティング技術は、新材料、製造プロセス、制御アルゴリズムなどのブレークスルーを含む、マイクロ流体技術の革新的な応用を効果的に促進しました。マイクロ流体技術は、他の分野（人工知能、バイオインフォマティクス、ビッグデータなど）と深く統合され、学際的な研究開発を促進します。これにより、マイクロ流体技術の応用範囲が拡大し、より実用的な問題の解決に役立ちます。

高精度、高許容度制御機能を備えたMofang Precision独自のマイクロナノ3Dプリント設備は、マイクロ流体分野で豊富な経験と技術力を備えており、マイクロ流体技術の開発と応用をサポートするとともに、さまざまな分野との協力を深め、マイクロ流体技術の応用境界を共同で拡大しています。

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