Forscher der National University of Singapore und der Singapore University of Technology and Design haben Mikrofluidikgeräte erfolgreich mit ienem 3D-Drucker herstelle können. Durch die Verbesserungen, die ihnen zu den bisher vorhandenen Stereolithografie-Lösungen gelungen sind, ist eine verbesserte Biokompatibilität für den Einbau lebender Zellen möglich. Das bedeutet die wissenschaftliche Arbeit für die Praxis.

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Forscher der Singapore University of Technology and Design und der National University of Singapore haben einen Weg gefunden, die 3D-Drucktechnologie bei der Herstellung von Mikrofluidikgeräten in einem verbesserten Verfahren einzusetzen. Die Arbeit dazu wurde im Magazin Advanced Materials unter dem Titel „Fabrication of Complex 3D Fluidic Networks via Modularized Stereolithography“ vorgestellt.

Es wurde überlegt, wie der 3D-Druck für mikrofluidische Geräte verwendet werden kann. Der 3D-Druck feiner, komplexer Netzwerke war für das Forscherteam dabei eine der größten Herausforderungen, wie das Magazin 3DMedNet berichtet3D-gedruckte Mikrofluidik waren zuvor auch schon ein Thema bei der Forschungsarbeit eines Teams der Montana State University, über das wir Ende letzten Monats berichteten.

Bisher wurde Stereolithographie eingesetzt

Beim Einsatz von Stereolithographie, dem SLA-3D-Druck, zeigten sich bisher zwei wesentliche Probleme. Zum einen die versehentliche Polymerisation von ungehärtetem Harz im Hohlraum des Kanals und zum anderen die Evakuierung des eingeschlossenen Harzes im Hohlraum des Kanals. Die Forscher zerlegten einen Mikrofluidikkanal in einfache räumliche Untereinheiten und stellten diese anschließend mit einem 3D-Drucker in der gewünschten Form her. Danach setzten sie sie zusammen. Dieser modulare Ansatz machte mikrofluidische Netzwerke mit größerer Komplexität möglich. Sie konnten außerdem die hierarchische Verzweigung und die kleineren Kanalabmessungen in 3D drucken.

Mikrofluidikgeräte wurden bisher mit Stereolithografie-3D-Druckern als monolithische Einheit hergestellt. Dabei konnten versehentlich Kanalhohlräume polymerisiert werden. Es gab auch Schwierigkeiten beim Evakuieren von Kanalhohlräumen, erklärte der Assistenzprofessor Michinao Hashimoto von Engineering Product Development (Singapore University of Technology and Design).

2D- und 3D-Fluidnetzwerke
Durch das räumliche Zerlegen jeder Untereinheit entstehen einfache Geometrien, wo die erwähnten Probleme nicht passieren können (Bild © Singapore University of Technology and Design).

Verbesserungen

Durch das räumliche Zerlegen jeder Untereinheit entstehen einfache Geometrien, wo die erwähnten Probleme nicht passieren können, fügte der leitende Autor Terry Ching (Singapore University of Technology and Design) hinzu. Im Vergleich zu monolithischen Methoden gelangen dem Team feinere Kanalabmessungen (Kanalbreite = 75 μm und -höhe = 90 μm). Sie stellten mikrofluidische Netzwerke einschließlich hierarchischer Verzweigungsnetzwerke, geradliniger Gitternetze und helikaler Netze her.

Dabei hoffen sie, dass ihre Methode auf die Herstellung von fluiden Netzwerken unter Verwendung von Hydrogel anwenden zu können. Native Gefäße sollen so limitiert werden. Das Ziel wäre die verbesserte Biokompatibilität für den Einbau lebender Zellen. Ching erklärt abschließend, dass die Vereinfachung der Geometrien auch die Verwendung von Additiven verringert. Diese sind sonst für biologische Zellen schädlich.

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