Dans une nouvelle étude révolutionnaire, des chercheurs de l'Université du Minnesota, en collaboration avec le US Army Combat Capabilities Development Command Soldier Center, ont imprimé en 3D des canaux de fluides uniques à l'échelle du micron qui pourraient automatiser la production de diagnostics, de capteurs et d'analyses utilisés pour un variété de tests médicaux et autres applications.
L'équipe est la première à imprimer ces structures en 3D sur une surface incurvée, ce qui constitue la première étape pour un jour les imprimer directement sur la peau pour une détection en temps réel des fluides corporels.
La recherche est publiée dans Progrès scientifiques, une revue scientifique à comité de lecture publiée par l'American Association for the Advancement of Science (AAAS).
La microfluidique est un domaine en pleine croissance impliquant le contrôle des écoulements de fluides à l'échelle du micron (un millionième de mètre).
La microfluidique est utilisée dans un large éventail de domaines d'application, y compris la détection environnementale, les diagnostics médicaux (tels que COVID-19 et le cancer), les tests de grossesse, le dépistage et l'administration de médicaments et d'autres tests biologiques.
La valeur marchande mondiale de la microfluidique est actuellement estimée en milliards de dollars. Les dispositifs microfluidiques sont généralement fabriqués dans une salle blanche à environnement contrôlé à l'aide d'une technique complexe en plusieurs étapes appelée photolithographie. Le processus de fabrication implique un liquide de silicone qui s'écoule sur une surface à motifs, puis durci de sorte que les motifs forment des canaux dans la plaque de silicone solidifiée.
Dans cette nouvelle étude, les canaux microfluidiques sont créés en une seule étape grâce à l'impression 3D. L'équipe a utilisé une imprimante 3D personnalisée pour imprimer directement les canaux microfluidiques sur une surface dans un environnement de laboratoire ouvert.
Les canaux ont un diamètre d'environ 300 microns – environ trois fois la taille d'un cheveu humain (un centième de pouce). L'équipe a montré que le débit de fluide à travers les canaux pouvait être contrôlé, pompé et redirigé à l'aide d'une série de vannes.
L'impression de ces canaux microfluidiques en dehors d'une salle blanche pourrait permettre une automatisation robotique et une portabilité dans la production de ces dispositifs.
Pour la première fois, les chercheurs ont également pu imprimer des microfluidiques directement sur une surface courbe. De plus, ils les ont intégrés à des capteurs électroniques pour des capacités de détection de laboratoire sur puce.
Ce nouvel effort ouvre de nombreuses possibilités futures pour les appareils microfluidiques.Pouvoir imprimer ces appareils en 3D sans salle blanche signifie que les outils de diagnostic pourraient être imprimés par un médecin directement dans leur bureau ou imprimés à distance par des soldats sur le terrain.. «
Michael McAlpine, chercheur principal, professeur, génie mécanique, Université du Minnesota
Mais McAlpine a déclaré que l'avenir était encore plus convaincant.
«Le fait de pouvoir imprimer sur une surface incurvée ouvre également de nombreuses nouvelles possibilités et utilisations pour les appareils, y compris l'impression de microfluidiques directement sur la peau pour la détection en temps réel des fluides corporels et des fonctions», a déclaré McAlpine, titulaire de la chaire Kuhrmeyer Family Chair. au Département de génie mécanique.
La source:
Référence du journal:
Su, R., et al. (2020) Structures élastomères autoportantes imprimées en 3D pour la microfluidique multifonctionnelle. Progrès scientifiques. doi.org/10.1126/sciadv.abc9846.
