Fabricación de microcanales de sección transversal circular con estenosis mediante impresión 3D DLP e inflación de membrana PDMS para modelos vasculares microfluídicos

Tuan-Hung Pham Do; Tien-Dat Nguyen; Khon Huynh; Thanh-Qua Nguyen

doi:10.3791/69706

Artículo de método

Fabricación de microcanales de sección transversal circular con estenosis mediante impresión 3D DLP e inflación de membrana PDMS para modelos vasculares microfluídicos

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DOI:

10.3791/69706

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6 de marzo de 2026

Tuan-Hung Pham Do¹^,² , Tien-Dat Nguyen¹^,² , Khon Huynh¹^,² , Thanh-Qua Nguyen¹^,²

¹School of Biomedical Engineering, International University, ²Vietnam National University Ho Chi Minh City

En este artículo

Resumen

Este artículo presenta un método de fabricación sencillo y de bajo coste para crear microcanales circulares utilizando procesamiento digital de luz (DLP) impresión 3D e inflación de membrana de polidimetilsiloxano (PDMS). El método produce canales suaves, controlables y biomiméticos adecuados para aplicaciones vasculares en chip u órgano sobre chip.

Resumen

Los modelos microfluídicos que imitan la compleja arquitectura de vasos biológicos requieren canales transversales circulares para simular con precisión las condiciones hemodinámicas, el esfuerzo cortante y el comportamiento celular en la vasculatura nativa. Las técnicas tradicionales de litografía blanda suelen producir canales rectangulares, lo que conduce a patrones de flujo no fisiológicos y a una mala imitación del sistema circulatorio humano. Presentamos un método híbrido accesible de fabricación que integra moldes maestros impresos en 3D con Digital Light Processing (DLP) con una técnica de inflación de membrana de polidimetilsiloxano (PDMS) para producir microcanales circulares de alta fidelidad. El objetivo principal de este protocolo es proporcionar una estrategia libre de sala limpia para crear modelos vasculares biomiméticos con geometrías estenosis sintonizables.

El protocolo propuesto consta de cuatro etapas esenciales: (1) Diseño Asistido por Ordenador (CAD) de moldes maestros que incorporan una compensación de altura del 10% para compensar la contracción del material, (2) impresión 3D DLP y post-procesamiento de moldes de resina, (3) fundición PDMS y unión asistida por plasma con osígeno a una membrana elástica fina, y (4) inflado neumático controlado seguido de una segunda fundición PDMS para sellar la estructura circular. Demostramos que este enfoque permite la sintonización precisa de diámetros de canal, que van desde 300 μm hasta 1000 μm, modulando cuidadosamente la presión interna de inflación. El rendimiento de los microcanales resultantes se evaluó mediante caracterización estructural, incluyendo análisis de circularidad de sección transversal, medición de rugosidad superficial mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y pruebas neumáticas de estallido para asegurar la estabilidad de enlace. Nuestros hallazgos indican que este método apoya la fabricación accesible y reproducible de microcanales circulares, ofreciendo una plataforma sólida para futuras investigaciones en fisiología vascular, modelado de trombosis y aplicaciones de cribado de fármacos.

Introducción

Los sistemas microfluídicos que imitan vasos sanguíneos biológicos son vitales para futuras investigaciones sobre fisiología vascular, mecanismos de enfermedades e interacciones farmacológicas in^vitro ^1,2. Entre muchas estructuras existentes en el cuerpo, las geometrías de sección transversal circular son cruciales para replicar con precisión condiciones hemodinámicas como el esfuerzo cortante y los patrones de flujo encontrados en la vasculatura^{nativa 3}. Los métodos convencionales de fabricación, como la litografía blanda o el moldeo sacrificial median....