Forscher der BYU haben mit einer neuen 3D-Drucktechnik mikrofluidische Lab-on-a-Chip-Geräte hergestellt, die Ärzten unter anderem dabei helfen könnten, Frühgeburten zu erkennen und Patienten mit Lungenkrankheiten zu behandeln. Ihre Forschungsarbeit wurde in der Zeitschrift Nature Communications unter dem Titel "Spatially and optically tailored 3D printing for highly miniaturized and integrated microfluidics" veröffentlicht. Darin beschreiben sie ein verallgemeinertes 3D-Druckverfahren, das die Herstellung von 3D-Komponenten mit wesentlich höherer Auflösung ermöglicht, ohne die Auflösung des 3D-Druckers zu erhöhen.
Bei mikrofluidischen Geräten handelt es sich um winzige, münzgroße Mikrochips, die eine Reihe von nahezu mikroskopisch kleinen Kanälen, Ventilen und Pumpen enthalten, die in das Material des Chips geätzt sind. Sie wurden entwickelt, um Krankheits-Biomarker, Zellen und andere kleine Strukturen aus Flüssigkeitsproben (z. B. Blut) durch ihre Kanäle zu sortieren und zu analysieren.
"Wir haben den konventionellen Ansatz des 3D-Drucks verallgemeinert und ihn auf ein breiteres Spektrum ausgedehnt, das wesentlich mehr Möglichkeiten bietet", so Greg Nordin, Professor für Ingenieurwissenschaften an der BYU.
Derzeit ist der Prozess zur Herstellung dieser Geräte zeitaufwändig und teuer. Aufgrund der erforderlichen Präzision werden neue Prototypen in der Regel in einem Reinraum hergestellt und getestet - einer speziellen Laborumgebung, die frei von Staub und anderen Verunreinigungen ist. Dieser Prozess erschwert die Herstellung und den Vertrieb der Lab-on-a-Chip-Technologie in großem Maßstab und schränkt die Größe und Art der herstellbaren Geräte erheblich ein.
Um diese Hindernisse zu überwinden, änderten Nordin und sein Team die herkömmliche einheitliche Methode des 3D-Drucks in eine Methode, bei der die Dicke, die Reihenfolge und die Anzahl der gestapelten Schichten verändert wurden. Diese kleinen Änderungen führten zu dramatischen Vorteilen, die es nun ermöglichen, den Chip zu einem Bruchteil der Kosten und in einem viel kleineren Maßstab als zuvor herzustellen.
"Man arbeitet seit über 20 Jahren an Lab-on-a-Chip-Geräten, aber die Herstellung von Prototypen in Reinräumen ist ein Hindernis für den Erfolg", so Nordin. "Der Weg zur Marktreife endet bei den Reinräumen. Mit dem 3D-Druck gibt es einen Weg zum Markt". Nordin und sein Team hoffen, dass ihre neue Entwicklung mehr mikrofluidische Forschung und Entwicklung in Gang setzen wird, da die Kosten für die Herstellung dieser Geräte jetzt niedriger sind.
"Unser neuer Ansatz überwindet einige der großen Hürden, die dem Einsatz dieser Technologie in der Praxis im Wege stehen", so Nordin. "Wir müssen erst noch sehen, dass jemand diesen Ansatz nutzt, aber wir hoffen, dass er es tut.
Für weitere Informationen:
https://news.byu.edu/lab-on-a-chip-devices-smaller-than-ever-thanks-to-new-3d-printing-techniques-from-byu/ [This is automatically translated from English]