布里斯托大學的研究人員將低成本 3D 打印與軟光刻相結合，以簡化復雜微流體設備的生產。該技術代表了向普遍可用的芯片實驗室診斷技術邁出的重要一步，特別是在醫療資源稀缺的環境中。

該技術的成功在于其用戶友好性。在PLoS ONE中，研究人員在描述他們的工作流程時考慮了非專家用戶。例如，低成本硬件和開源軟件可確保制造過程適用于研究和教學環境。此外，微流體通道的模塊化設計意味著臨床醫生和教育工作者可以簡單地點擊并連接多個通道，以創建無數的微流體系統。

“我們希望這種 [技術] 將使微流體和芯片實驗室技術大眾化，有助于推動即時診斷的發展，并激勵該領域的下一代研究人員和臨床醫生，”研究作者羅伯特·休斯說。簡單，沒有高價標簽。

芯片實驗室設備能夠實時檢測結核病和瘧疾等傳染病。然而，優化微流體系統需要先進（且昂貴）的制造工藝。這限制了它們在低收入和中等收入國家的應用，在這些國家，對傳染性疾病的快速診斷將產生最大的影響。

布里斯托爾的團隊旨在降低微流體研究的準入門檻——這意味著最大限度地減少新設備原型設計所花費的時間和金錢。他們的技術使用簡單的家用設備和市售的材料擠出打印機來制作低成本的微流體母模。然后使用這些模具在稱為軟光刻的過程中生產由聚二甲基硅氧烷 (PDMS)（一種低成本彈性聚合物）制成的微流體芯片。當嵌入到 PDMS 中時，master 會留下印記，并形成微通道。

通道窄至 100 μm（約人發的寬度）。用戶可以從五種微通道設計（模塊）中進行選擇，每一種都配備了球窩連接器。就像拼圖一樣，模塊通過各自的連接器點擊在一起以創建腳手架。然后將組裝好的支架熱粘合到玻璃基板上以形成模具。

整個制造過程非常適合資源匱乏的環境。用戶可以使用研究人員提供的開源 CAD 插件打印自己的支架，也可以通過 3D 打印設備請求混合搭配的微通道庫。此外，熱粘合步驟產生明確定義的通道，允許重復使用母版，預計這將減少通道污染的可能性。

3D打印微流體的未來？

為了評估他們技術的可靠性，研究人員評估了所有五種微通道設計的標準打印質量。他們分別使用 0.1 和 0.4 毫米噴嘴打印了 100 和 350 微米的通道。大約三分之二用 0.1 毫米噴嘴打印的通道被認為是可用的。同時，0.4 毫米噴嘴的成功率更高（96%）。盡管如此，每次打印擠出的材料量更大意味著 350 μm 通道的制造成本更高——盡管成功率更高。打印一個 5000 件的功能性 100 μm 支架庫只需 0.50 美元。

雖然其他 3D 打印技術可以實現更高的分辨率，但研究人員指出，成本效益、可靠性和簡單性的總體平衡是材料擠出打印與包裝區別開來的原因。

“這項技術非常簡單、快速和便宜，設備可以只使用日常家用或教育設備制造，”研究作者哈里·費爾頓說。用戶可以僅使用熱源從母模生產 PDMS 設備。此外，所得設備的光滑表面可以直接應用于任何干凈的玻璃表面，例如手機屏幕，而無需昂貴的等離子體激活。該團隊現在正在尋求在實驗室和課堂上推廣該技術及其在芯片實驗室診斷方面的潛力。