Mikrofluidik

Mikrofluidische Geräte (MFDs) werden in vielen medizinischen, biologischen und gesundheitlichen Anwendungen eingesetzt. Auch in der Umweltanalytik sowie in der Lebensmittel- und Agrarforschung finden sie zunehmend Verwendung. Darüber hinaus gewinnt die Mikrofluidik zunehmend an Bedeutung, da Pharmaunternehmen während der COVID-19-Pandemie nach leistungsstarken, aber kostengünstigen Diagnoseverfahren suchen.

Warum nicht aktuelle Methoden? Kosten + Zeit + Restriktionen

Heute erfordert es mehrere Stunden intensiver Arbeit, ein mikrofluidisches Geräts von Hand zu bauen. Forscher wollen die Zeit für die Herstellung dieser Geräte reduzieren.

Zu den Problemen mit den derzeitigen Fertigungsmethoden gehören:

  • Das Laminieren eines mikrofluidischen Geräts ist ein mehrstufiger Prozess, in dem die gewünschten mikrofluidischen Merkmale in Schichten geschnitten und diese dann zu einem funktionierenden Gerät zusammengefügt werden
  • Im Spritzgussverfahren können große Mengen von LOCs für Tests hergestellt werden, aber die Werkzeuge können teuer sein und kommen oft erst nach Wochen oder sogar Monaten.
  • Weiche Lithographie begrenzt die Fähigkeit, komplexe 3D-Kanäle in der Mikrofluidik zu erzeugen
  • Konstrukteure wünschen sich die Möglichkeit, Kanäle mit Durchmessern von weniger als 100 Mikrometern und mit hohen Aspektverhältnissen zu erzeugen

Und während Polymere in vielen mikrofluidischen Geräten aufgrund ihrer guten biochemischen Leistung, ihrer niedrigen Kosten und ihrer Unterstützung für eine schnelle Herstellung verwendet werden, benötigen Entwickler anwendungsspezifische Polymere, die hohen Temperaturen widerstehen und biokompatibel sind.

 

Warum Mikro-3D-Druck? Geschwindigkeit + Präzision

Mit dem 3D-Druck können komplizierte Teile hergestellt werden, aber nicht alle 3D-Drucker können kleine Komponenten mit feinen Merkmalen und engen Toleranzen mit der erforderlichen Auflösung und der gewünschten Geschwindigkeit erstellen. Einige aktuelle 3D-Druckplattformen bieten eine schnelle Verarbeitung, sind aber auf Anwendungen mit geringer Präzision und unzureichender Oberflächengüte beschränkt. Das auf Zwei-Photonen-Polymerisation basierende Laserdirektschreiben (TPP-DLW) ist ultrapräzise, aber für Entwickler von mikrofluidischen Geräten, die MFDs schneller bauen möchten, ist es zu langsam.

Zum Glück gibt es die Projektions-Mikro-Stereolithographie (PμSL)-Technologie von BMF:

  • Erhöht die Designfreiheit und unterstützt eine höhere Gerätekomplexität
  • Bewirkt die schnelle Photopolymerisation einer ganzen Schicht aus flüssigem Polymerharz mit einem Blitz aus ultraviolettem (UV) Licht
  • Unterstützt kontinuierliche Belichtung für schnellere Verarbeitung
  • Ermöglicht Designern das Drucken von 3D-Kanälen, die nur 10 Mikrometer groß sind und ein hohes Seitenverhältnis aufweisen
  • Unterstützt die Herstellung von hochpräzisen Mikrowerkzeugen für das Abformen von Materialen wie Polydimethylsiloxan (PDMS), dem am häufigsten verwendeten Material in der Softlithografie

Zu den UV-härtbaren Materialen von BMF gehören Acrylat-basierte Harze, die biokompatibel und hochtemperaturbeständig sind. BMF bietet eine offene Materialplattform an und arbeitet auch mit Drittanbietern, Universitäten und OEMs zusammen, um Materiale an Bord zu haben, die spezifische anwendungsbezogene Anforderungen für mikrofluidische Geräte unterstützen.

Mikrofluidik Anwendungsübersicht

Mikrofluidik-basierte Geräte, wie z. B. ein Flüssigkeitsanschluss und ein Ventil für Gensequenzer, wurden erfolgreich mit der PµSL-Technologie 3D-gedruckt. Laden Sie die Anwendungsübersicht herunter, um mehr zu erfahren.

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