Artykuł metodologiczny

Wytwarzanie mikrokanałów o przekroju okrągłym z stenozą za pomocą druku 3D DLP oraz napompowania membran PDMS dla modeli mikrofluidycznych naczyń

DOI:

10.3791/69706

⸱

6 marca 2026

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

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Niniejszy artykuł przedstawia prostą i tańszą metodę wytwarzania okrągłych mikrokanałów przy użyciu cyfrowego przetwarzania światła (DLP), druku 3D oraz polidimetylosiloksanu (PDMS) do napompowania membran. Metoda ta generuje gładkie, kontrolowane i biomimetyczne kanały odpowiednie do zastosowań naczyń na chipie lub organ-on-chip.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Modele mikrofluidyczne naśladujące złożoną architekturę naczyń biologicznych wymagają okrągłych kanałów przekrojowych, aby dokładnie symulować warunki hemodynamiczne, naprężenia ścinające oraz zachowanie komórek w natywnej naczyniowej strukturze. Tradycyjne techniki miękkiej litografii zazwyczaj dają prostokątne kanały, co prowadzi do niefizjologicznych wzorców przepływu i słabego naśladowania ludzkiego układu krążenia. Przedstawiamy tutaj przystępną hybrydową metodę produkcji, która integruje cyfrowe formy drukowane 3D w technologii 3D drukowanej w technologii nadmuchiwania membrany polidimetylsiloksanem (PDMS), aby uzyskać wysoko-wierne mikrokanały kołowe. Głównym celem tego protokołu jest zapewnienie strategii bez czyszczenia pomieszczeń do tworzenia biomimetycznych modeli naczyniowych z regulowanymi geometriami stenozy.

Proponowany protokół składa się z czterech kluczowych etapów: (1) komputerowo wspomagane projektowanie (CAD) form głównych z 10% kompensacją wysokości uwzględniającą kurczenie się materiału, (2) druk 3D DLP i obróbkę form żywicznych, (3) odlewanie PDMS i łączenie plazmy tlenowej z cienką membraną sprężystą oraz (4) kontrolowane napompowanie membrany pneumatycznej, a następnie drugie odlewanie PDMS do uszczelnienia struktury kołowej. Wykazaliśmy, że takie podejście umożliwia precyzyjne strojenie średnic kanałów, które wahają się od 300 μm do 1000 μm, poprzez staranną modulację wewnętrznego ciśnienia inflacyjnego. Wydajność powstałych mikrokanałów oceniono poprzez charakterystykę strukturalną, w tym analizę przekroju okręgowego, pomiar chropowatości powierzchni za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) oraz pneumatyczne testy rozbłyskowe w celu zapewnienia stabilności wiązania. Nasze ustalenia wskazują, że metoda ta wspiera dostępne i powtarzalne wytwarzanie okrągłych mikrokanałów, oferując solidną platformę do przyszłych badań w dziedzinie fizjologii naczyniowej, modelowania zakrzepicy oraz zastosowań w przesiewach leków.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Systemy mikrofluidyczne naśladujące biologiczne naczynia krwionośne są kluczowe dla przyszłych badań nad fizjologią naczyniową, mechanizmami chorób oraz interakcjami leków in vitro 1,2. Spośród wielu istniejących struktur w organizmie, okrągłe geometrie przekroju poprzecznego są kluczowe dla dokładnego odwzorowania warunków hemodynamicznych, takich jak naprężenia ścinające i wzorce przepływu występujące w natywnych naczyniach3. Tradycyjne metody wytwarzania, takie jak miękka litografia czy formowanie ofiarne z użyciem drutów lub igieł, często dają prostokątne kanały lub niepełne geometrie kołowe, co prowadzi do zniekształceń przepływu i słabej istotności fizjologicznej 4,5,6. Dodatkowo, podejścia te są czasochłonne, podatne na niewyrównanie podczas montażu wielowarstwowego i oferują ograniczoną skalowalność przy projektowaniu złożonych sieci mikrokanałowych złożonych w naczyństwie z więcej niż dwoma gałęziami7. Jednak najnowsze osiągnięcia w produkcji addytywnej, zwłaszcza cyfrowe przetwarzanie światła (DLP) w druku 3D, otworzyły nowe możliwości szybkiego i precyzyjnego wytwarzania form mikrokanałowych złożonych struktur, w tym okrągłych mikrokanałów8. Ponadto DLP umożliwia drukowanie niestandardowych geometrii form o wyjątkowej rozdzielczości, mimo że nie wymaga dostępu do warunków czystych.

W tym badaniu przedstawiamy nowatorską strategię produkcji bez czyszczenia, która integruje formy drukowane w 3D DLP, wraz z nawyknięciem membrany polidimetylosiloksanu (PDMS). Krótko mówiąc, ten protokół hybrydowy polega na: (1) projektowaniu i wykonaniu formy półkanałowej do uzyskania półkolistej warstwy PDMS oraz (2) przyklejeniu tej warstwy do cienkiej plastikowej membrany, następnie pneumatycznego napompowaniu, a następnie odlewaniu drugiej warstwy, aby utworzyć kompletny, okrągły mikrokanał. Ta eksperymentalna procedura oferuje proste, niedrogie i wolne od niewyrównania podejście, które jest skuteczniejsze w porównaniu z innymi technikami w wielowarstwowym montażu mikrofluidowym. Ponadto kołowość uzyskanych kanałów można precyzyjnie kontrolować poprzez regulację ciśnienia napompowania.

Poza tymi zaletami, proponowany protokół oferuje również szybki czas produkcji (mniej niż 4 godziny). Uzyskane konstrukcje kołowe są wysoce spójne na długości kanałów o małych średnicach (np. 300 μm). Ponadto wyniki eksperymentalne z tych prac (tj. pomiar chropowatości powierzchni, obrazowanie optyczne, pomiar kąta styku oraz testy rozbicia ciśnieniowego) potwierdziły integralność strukturalną i kompatybilność płynową, oferując obiecującą przyszłość w tworzeniu złożonych sieci mikrokanałowych naczyniowych o zdumiewającej powtarzalności i adaptowalności. Wreszcie, proponowana metoda jest szczególnie odpowiednia dla laboratoriów z ograniczonym dostępem do infrastruktury czystej i niesie duży potencjał dla przyszłych postępów w modelowaniu naczyń na chipie, modelowaniu zakrzepicy oraz przesiewach leków.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Wytwarzanie formy głównej

  1. Główny projekt formy
    UWAGA: Projekt mikrokanałowej formy głównej został wykonany przy użyciu Fusion 360, który można pobrać z oficjalnej strony internetowej.
    1. Zaprojektuj podstawę formy.
      1. Otwórz Fusion 360 i stwórz nowy szkic na płaszczyźnie Oxy.
      2. Naszkicuj prostokątny kontur narożnika oparty na Origins (np. 30 mm × 30 mm) jako platformę formową.
      3. Użyj narzędzia Fillet , aby zaokrąglić wszystkie rogi o promieniu 3 mm.
      4. Użyj narzędzia Przesunięcie , aby przesunąć kontur bazy o 3 mm do środka i stworzyć kontur ściany.
      5. Użyj narzędzia Extrude, aby wyciągnąć całą powierzchnię platformy podstawowej o 2 mm w górę, tworząc podstawę. Wyciągnij platformę ścienną w górę o 4 mm.
      6. Użyj narzędzia fazowania z opcją Dwie odległości w sekcji Modyfikacja , aby stworzyć nachylenie.
      7. Wybierz krawędzie ścian wewnętrznych i ustaw odległości pierwszego i drugiego przesunięcia odpowiednio na 0,5 mm i 4 mm.
        UWAGA: Ten etap ułatwia późniejsze wyjmowanie układu PDMS.
    2. Zaprojektuj okrągły mikrokanał.
      1. Zbuduj dwa płaszczyzny przesunięte o odległości 5 mm i 15 mm od płaszczyzny Oyz.
      2. Na płaszczyźnie przesuniętej 5 mm narysuj okrąg o średnicy 1 mm, z przesuniętym środkowym 2 mm względem płaszczyzny Oxy.
        UWAGA: Środek okręgu powinien być wyrównany z górną powierzchnią podstawy.
      3. Wyciągnij profil kołowy na odległość 8 mm w kierunku wewnętrznej strony podstawy, aby uzyskać pierwszą stronę regularnego przekroju mikrokanału.
      4. Na płaszczyźnie przesuniętej 15 mm narysuj okrąg o średnicy 0,5 mm (lub pożądanej średnicy stenozy), z przesuniętym środkiem o 2 mm względem płaszczyzny Oxy.
      5. Wyciągnij profil stenozy kołowej o 0,25 mm w kierunku regularnego przekroju, aby uzyskać połowę stenozy mikrokanału.
      6. Użyj narzędzia Loft w sekcji Create , aby połączyć regularną część z sekcją stenozy i uzyskać pełną połowę mikrokanału o regularnym cyklu zwężenia.
      7. Użyj narzędzia Mirror z płaszczyzną przesuniętą 15 mm jako płaszczyznością lustra, aby stworzyć drugą połowę okrągłego mikrokanału.
      8. Wybierz cały uzyskany okrągły mikrokanał > kliknij prawym przyciskiem > opcję Przenieść/Skopiuj .
      9. Przesuń ciało mikrokanału o 0,05 mm w górę (czyli 10% średnicy stenozy) wzdłuż osi Z.
        UWAGA: Ten etap zapewnia kompensację wysokości tolerancji druku i skutkuje ulepszonym mikrokanałem o kształcie kołowym.
      10. Utworzenie czterech dodatkowych okrągłych mikrokanałów tą samą metodą, aby zmniejszyć stenozę z 0,4 mm do 0,1 mm.
      11. Użyj narzędzia Wzorzec w sekcji Create , aby zduplikować cztery dodatkowe regularne sekcje oraz 4 dodatkowe profile stenozy kołowej.
      12. Dostosuj profile średnicy stenozy w szkicach i zastosuj narzędzie Loft dla każdego mikrokanału.
      13. Przełóż ciała mikrokanałów na pozycję 10% wysokości kompensacji.
    3. Eksportuj projekt mikrokanału typu master jako . Plik STL.
  2. Druk 3D DLP
    1. Ustaw parametry obróbki.
      1. Otwórz oprogramowanie Chitubox, wybierz Otwórz na pasku narzędzi i wybierz główną formę w . Plik STL
      2. Umieść formę poziomo jako domyślną na platformie drukującej oprogramowania.
        UWAGA: Sprawdź odległość Z = 0, kąt = 0°.
        UWAGA: Użyj opcji Zrób kopię , aby umieścić i wydrukować kilka form jednocześnie.
      3. Otwórz opcję Drukuj na pasku narzędzi i ustaw grubość warstwy na 25 μm.
      4. Wybierz opcję Slice i poczekaj na zakończenie procesu cięcia w szacowanym czasie drukowania. Następnie wybierz Drukuj, aby przejść dalej.
    2. Wykonaj post-process formę główną.
      UWAGA: Istnieją dwa etapy mycia alkoholem, aby usunąć wszystkie pozostałości żywicy i uzyskać mniej wadliwą powierzchnię pleśniową: (1) mycie etanolem oraz (2) mycie alkoholem izopropylowym.
      1. Odklej formę główną z podstawy drukarki 3D.
      2. Zetrzyj wydrukowaną konstrukcję ręcznikiem papierowym, a następnie myj w kubku z 70% etanolem przez 10 minut.
      3. Delikatnie myj etanolem 99% przez 15 minut na stacji myjki.
      4. Susz formę w temperaturze pokojowej przez co najmniej 10 minut.
        UWAGA: Sprawdź białe, nieregularne plamy na wewnętrznej powierzchni formy. Jeśli wokół mikrokanałów nadal pozostaje biały osad, powtórz krok drobnego płukania jeszcze raz lub dwa.
      5. Wystaw formy na światło UV o intensywności 20 mW/cm 2 przez 5 minut, aby całkowite utwardzenie powierzchni.
      6. Susz formy w piekarniku w temperaturze 65 °C przez co najmniej 12 godzin, aby odparować wszelkie pozostałości chemiczne i ustabilizować powierzchnię.

2. Odlewanie PDMS i montaż formy

UWAGA: Wytwarzanie mikrokanałów opartych na PDMS składa się z trzech głównych etapów: (1) odlewania pierwszej połowy mikrokanałów kołowych przez PDMS, (2) napompowania membran oraz (3) odlewania drugiej połowy mikrokanałów kołowych przez PDMS.

  1. Przygotowanie do PDMS
    1. Wymieszaj bazę PDMS i środek utwardzający (np. SYLGARD 184) w stosunku wagowym 10:1.
    2. Odgazuj mieszankę w komorze próżniowej przez 10 minut lub aż wszystkie pęcherzyki zostaną usunięte.
  2. Odlewanie pierwszego półkolistego układu PDMS
    1. Umieść formę wydrukowaną w 3D na równej powierzchni wewnątrz szalki Petriego.
    2. Wylej odgazowaną mieszankę PDMS na formę aż do całkowitego zanurzenia (4 mm grubości nad półkolistym kanałem).
    3. Utwardzaj PDMS w 90 °C przez 40 minuti 9 minut.
    4. Ostrożnie usuń utwardzoną warstwę PDMS z formy i przytnij krawędzie, jeśli zajdzie taka potrzeba.
      UWAGA: Układ PDMS zawiera teraz wklęsłe, półkoliste mikrokanały.
  3. Wiązanie błonowe
    1. Wytnij plastikową membranę o grubości 25 μm jako prostokąt o wymiarach 5 mm x 25 mm i usuń górną warstwę membrany.
    2. Oczyść powierzchnię układu PDMS wielokrotnie przezroczystą taśmą.
    3. Zrób wlot blisko końca mikrokanału za pomocą dziurkarki do biopsji o średnicy 1 mm.
    4. Umieść układ PDMS i membranę skierowane do przodu na platformie pokrytej folią aluminiową. Delikatnie umieść platformę wewnątrz filtra plazmowego.
    5. Włącz pompę próżniową na 60 sekund, a następnie ustaw poziom plazmy tlenu na 30 W z ciśnieniem 0,3 Torr przez 75 sekund.
    6. Wyłącz poziom plazmy i pompę próżniową.
      UWAGA: Ostrożnie odłącz pompę próżniową, aby zapobiec rozlaniu się spowodowanemu nagłą zmianą ciśnienia.
    7. Natychmiast wyrównaj mikrokanał na chipie PDMS i powierzchnię obrobionej membrany.
      UWAGA: Ostrożnie ustawiaj oba elementy, aby zapewnić prawidłowe ustawienie.
    8. Delikatnie dociskaj układ PDMS i membranę razem.
      UWAGA: Upewnij się, że mikrokanał jest całkowicie uszczelniony pod membraną. Użyj pęsety lub znaków, żeby ręcznie ustawić ustawienie. Nie zwlekaj dłużej niż 60 sekund po plazmie, bo efektywność wiązania może spaść
    9. Umieść urządzenie połączone w piecu w temperaturze 90 °C na 20 minut, aby ustabilizować powierzchnię i zwiększyć wytrzymałość wiązania.
  4. Inflacja membran
    1. Ustaw system rejestrowania ciśnienia.
      UWAGA: System rejestracji ciśnienia składa się z trzech elementów: (1) elektrycznej pompy strzykawkowej, (2) laptopa oraz (3) Arduino Mega 2560. Strzykawka to 50 mL Luer-lock.
      1. Pobierz kod odczytu czujnika dostępny w Pliku Uzupełniającym 1 i prześlij go na płytę Arduino.
        UWAGA: Sprawdź, czy kod został pomyślnie skompilowany.
      2. Otwórz oprogramowanie Tera Term, aby zarejestrować dziennik ciśnienia. Z konfiguracji > port szeregowy > prędkość > 115200.
      3. Z pliku wybierz Log, aby rozpocząć rejestrowanie ciśnienia w czasie.
      4. Wybierz Nowy/Nadpisuj, aby zarejestrować nowy dziennik, i zaznacz pole Znacznik czasu , aby zapisać dziennik nacisku z oznaczeniami czasu.
      5. Wybierz Przeglądaj , aby wybrać folder zapisujący dziennik ciśnienia.
      6. Przytrzymaj przycisk On/Off na elektrycznej pompce strzykawkowej, aby ją włączyć, i naciśnij << , aby rozpocząć ustawianie poziomu ciśnienia.
      7. Podłącz igłę o średnicy 1,1 mm do wlotu układu PDMS i użyj elastycznych silikonowych rurek do połączenia z wylotem pompy strzykawkowej.
      8. Ustaw poziom ciśnienia na 30 mL/h i naciśnij <<, aby rozpocząć proces napompowywania.
    2. Wykonaj napompowanie błony i odlewanie PDMS w drugiej połowie mikrokanałów kołowych.
      1. Rozpocznij napompowanie i monitoruj poziom ciśnienia w mikrokanale za pomocą dziennika Tera Term .
      2. Zatrzymaj proces napompowywania, gdy ciśnienie wewnętrzne osiągnie pożądany poziom.
        UWAGA: Zaleca się, aby zakres ciśnienia nadmuchowego wynosił 0,0-17,5 kPa, ponieważ poziomy ciśnienia przekraczające 20 kPa mogą powodować pęknięcie błony.
      3. Na strukturę membranowo-PDMS nałoż warstwę PDMS o grubości 2-3 mm.
      4. Stosuj ciągłe ogrzewanie w temperaturze 90 °C przez 40 minut, aby ustabilizować napompowaną konstrukcję.
      5. Wybierz Stop Logging na Tera Term, aby zatrzymać rejestrowanie poziomu ciśnienia, gdy druga warstwa PDMS zostanie całkowicie utwardzona.
      6. Zapisz plik dziennika ciśnienia na dokumentację eksperymentalną i dalsze badania.

3. Charakterystyka uzyskanych układów mikrofluidycznych naczyń PDMS

  1. Charakterystyka chropowatości powierzchni
    1. Wykonaj cyfrową mikroskopię 3D powierzchni formy i kanałów
      1. Użyj cyfrowego mikroskopu 3D do charakteryzacji powierzchni wykonanych układów PDMS oraz odpowiadających im form drukowanych w 3D DLP.
      2. Zidentyfikuj i oznacz trzy konkretne obszary analizy dla każdej próbki.
        UWAGA: Sekcja stenozy mikrokanału (A1), regularna część kanału (A2) oraz zewnętrzna płaska powierzchnia układu (sterowanie).
      3. Zamontuj próbkę na scenie mikroskopu i dostosuj ostrość, aby uchwycić wysokorozdzielczą topografię 3D w każdym miejscu.
      4. Pozyskiwanie danych o profilu powierzchni za pomocą wbudowanego oprogramowania, aby generować mapy chropowatości oraz wyodrębniać średnią chropowatość powierzchni (Sa) i różnice wysokości od szczytu do doliny (Sz).
      5. Eksportuj dane topograficzne i wizualizację 3D do porównania w różnych warunkach druku (np. orientacja i grubość warstwy).
        UWAGA: Zwróć uwagę na nachyloną ścianę w obszarze stenozy, ponieważ cechy powierzchniowe w tej strefie mogą znacząco wpływać na zachowanie przepływu w dół rzeki oraz rozkład naprężeń ścinania.
    2. Wykonaj skaningową mikroskopię elektronową (SEM).
      1. Użyj SEM do analizy szczegółowej morfologii powierzchni i mikrostrukturalnej wierności mikrokanałów opartych na PDMS.
      2. Ostrożnie przeciąć obszar mikrokanału ostrym ostrzem i zamontuj próbkę na aluminiowych odcinkach taśmą przewodzącą.
      3. Przez 60 sekund pokryj się złotem lub platyną, aby zmniejszyć ilość artefaktów ładujących się.
      4. Wykonuj zdjęcia SEM przy wielu powiększeniach (np. 200× i 400×), celując w obszar stenozy.
      5. Porównaj widoczność linii warstw, gładkość ścian oraz przejścia konturowe między pionowo a poziomo drukowanymi odpryski z formy.
        UWAGA: Artefakty schodkowe w poziomo drukowanych próbkach oraz kierunkowe żłoby w pionowo drukowanych formach są ważnymi wskaźnikami jakości wykonania i wierności przepływu.
  2. Geometryczna charakterystyka mikrokanałów półi i pełnookrągłych
    1. Przygotuj próbki przekrojowe poprzez czyste cięcie układu PDMS prostopadle do osi mikrokanału żyletką.
    2. Użyj mikroskopu fluorescencyjnego, aby uchwycić przekrój mikrokanałów.
    3. Załaduj obrazy do oprogramowania ImageJ i użyj narzędzia liniowego, aby ręcznie mierzyć H1, H2 i Wo.
      UWAGA: H1: Wysokość formowanego półkolistego kanału (dół); H2: Wysokość nadmuchu błony (na górze). Wo: Szerokość kanału u podstawy.
    4. Oblicz stosunki geometryczne (H1 + H2≈ Wo), aby ocenić kołowość i zweryfikować projekt formy w porównaniu z zachowaniem inflacyjnym.
      UWAGA: Idealnie H1 i H2 są równe, a ich suma powinna przybliżać Wo w profilu w pełnym okrężnym. Odchylenia sygnalizują nienadwładność inflacji lub nadmierne wydłużenie błony.
  3. Wykonaj pneumatyczny test wytrzymałości wiązania
    UWAGA: Pneumatyczny test wybuchowy składa się z pięciu elementów: (1) elektrycznej pompy strzykawkowej, (2) czujnika ciśnienia, (3) mikrokontrolera Arduino Mega 2560, (4) kabla komunikacyjnego szeregowego oraz (5) laptopa.
    1. Podłącz czujnik ciśnienia do wlotu mikrokanału PDMS za pomocą elastycznej silikonowej rurki.
    2. Zainicjalizuj Arduino, przesyłając skrypt do odczytu szeregowego danych.
    3. Uruchom oprogramowanie Tera Term do monitorowania ciśnienia.
    4. Zaczynaj stopniowo przynosić ciśnienie, uruchamiając pompę strzykawkową (np. 40 mL/h).
    5. Rejestruj dane o ciśnieniu w czasie rzeczywistym. Kontynuuj, aż wystąpi delaminacja, pęknięcie lub widoczny przeciek.
    6. Zdefiniuj ciśnienie pęknięcia jako ostateczną zarejestrowaną wartość ciśnienia przed uszkodzeniem konstrukcji. Ta wartość reprezentuje wytrzymałość wiązania między membraną a formowanym układem PDMS.
  4. Zmierz kąt styku.
    1. Złóż zestaw pomiaru kąta styku za pomocą cyfrowej kamery bocznej, pierścieniowego źródła światła LED oraz laptopa do rejestracji obrazu.
    2. Umieść utwardzony układ PDMS na płaskiej szklanej platformie pod kamerą.
    3. Rozpyl kroplę wody zdejonizowanej o pojemności 2 μL na powierzchnię PDMS za pomocą mikropipety.
    4. Natychmiast uchwyć profil kropelki aparatem. Eksportuj obraz do analizy.
    5. Otwórz obraz w oprogramowaniu ImageJ, wybierz wtyczkę Drop Analysis - LB-ADSA w sekcji Analiza .
    6. Reguluj dopasowanie krzywe, aby określić kąt styku.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Niniejsze badanie przedstawia protokół bez czyszczenia pomieszczeń do wytwarzania pełnookrągłych mikrokanałów PDMS przy użyciu form drukowanych w 3D DLP oraz napompowania membran. Projektowanie półkolistych form mikrokanałowych o różnej średnicy stenozy przedstawiono na Rysunku 1, natomiast wpływ orientacji druku na rozdzielczość formy przedstawiono na Rysunku 2. Pełny proces produkcji od druku formowego po napompowanie i odlewanie PDMS drugiej warstwy przedstaw...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

W tej pracy opracowaliśmy protokół produkcji bez pomieszczeń czystych dla okrągłych mikrokanałów PDMS, wykorzystując druk 3D DLP i inflację membranową. Kluczowym krokiem w tym protokole jest integracja 10% kompensacji wysokości w projekcie formy CAD, aby uwzględnić wrodzone izotropowe kurczenie PDMS podczas utwardzania termicznego. Ponadto wybór orientacji druku, zwłaszcza pionowej, jest kluczowy dla minimalizacji charakterystycznych dla "schodkowania" charakterystycznych dla produkcji addytywnej. Drukując pionowo, uzysk...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do oświadczenia.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy pragną podziękować Międzynarodowemu Uniwersytetowi, Narodowemu Uniwersytetowi Wietnamu, Ho Chi Minh City, za wsparcie laboratoryjne i materiałowe.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Drukarka 3DElegoo Saturn 3Nie maDruk formowy na bazie DLP
Żywica do druku 3DJAMG HE, KoreaNie maŻywica do ogólnego druku DLP
Mikrokontroler ArduinoArduino Mega 2560Nie maWykorzystywany do monitorowania ciśnienia w testach rozrywanych
Cyfrowy mikroskop 3DKeyence, USAVHX-7100Charakterystyka chropowatości powierzchni
System aparatów cyfrowych Na zamówienieNie maWykorzystywane do obrazowania kąta styku
Pompa strzykawkowa elektrycznaFresenius SE & Kompania KGaA, NiemcyPILOT A2 CE2RS232Używany do napompowania podczas formowania membran
Mikroskop fluorescencyjnyNikon Eclipse Ti, USANie maGeometryczny pomiar mikrokanału
Oprogramowanie Fusion 360Autodesk, USAhttps://www.autodesk.com/asean/products/fusion-360Oprogramowanie projektowe
Oprogramowanie ImageJNarodowe Instytuty Zdrowia, USAhttps://imagej.net/ij/Analiza obrazu
Podstawa PDMS i środek utwardzającyDowhitech, Koreahttps://www.dow.com/en-us/pdp.sylgard-184-silicone-elastomer-kit.01064291zWykorzystywane do odlewania chip
PolidimetylosiloksanZestaw silikonowy SYLGARD 1841330-20-7Wykorzystywane do produkcji chipów
Czujnik ciśnieniaNXPMPX5700APMierzy ciśnienie wewnętrzne podczas testu rozrywającego
Żywica RAPIDElegoo, Chiny—Wykorzystywane do produkcji form głównych
Skaningowy mikroskop elektronowy (SEM)Jeol, JaponiaJSM T-100Obrazowanie morfologii powierzchni
Membrana silikonowa (25 &; m)——Stosowane do nadmuchiwania membran

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Inagaki, S., Ishida, T. Fabrication of irregularity-free, highly circular cross-sectional microchannel. Micro. 2 (2), 325-333 (2022).
  2. Ma, Q., Ma, H., Xu, F., Wang, X., Sun, W. Microfluidics in cardiovascular disease research: state of the art and future outlook. Microsyst Nanoeng. 7 (1), 19(2021).
  3. Fleischer, S., Tavakol, D. N., Vunjak-Novakovic, G. From arteries to capillaries: approaches to engineering human vasculature. Adv Funct Mater. 30 (37), 1910811(2020).
  4. Li, Z., Hui, J., Yang, P., Mao, H. Microfluidic organ-on-a-chip system for disease modeling and drug development. Biosensors. 12 (6), 370(2022).
  5. Zhang, H., Yang, J., Sun, R., Han, S., Yang, Z., et al. Microfluidics for nano-drug delivery systems: from fundamentals to industrialization. Acta Pharm Sin B. 13 (8), 3277-3299 (2023).
  6. Oh, K. W. Microfluidic devices for biomedical applications: biomedical microfluidic devices 2019. Micromachines. 11 (4), 370(2020).
  7. He, Y., Wu, Y., Fu, J. Z., Gao, Q., Qiu, J. J. Developments of 3D printing microfluidics and applications in chemistry and biology: a review. Electroanalysis. 28 (8), 1658-1678 (2016).
  8. Qiu, J., et al. 3D printing of individualized microfluidic chips with DLP-based printer. Materials. 16 (21), 6984(2023).
  9. Miranda, I., et al. Properties and applications of PDMS for biomedical engineering: a review. J Funct Biomater. 13 (1), (2022).
  10. Kumar, P., Harvie, D. J. E. Energy dissipation during Wenzel wetting via roughness scale interface dynamics. Langmuir. 40 (31), 16190-16207 (2024).
  11. Pandian, N. K. R., Mannino, R. G., Lam, W. A., Jain, A. Thrombosis-on-a-chip: prospective impact of microphysiological models of vascular thrombosis. Curr Opin Biomed Eng. 5 (1), 29-34 (2018).
  12. Nguyen, T. Q., et al. Fabrication method of multi-depth circular microchannels for investigating arterial thrombosis-on-a-chip. Sens Actuators B Chem. 321 (1), 128590(2020).
  13. Nguyen, T. Q., et al. low-cost fabrication of circular microchannels by air expansion into partially cured polymer. Sens Actuators B Chem. 235 (1), 302-308 (2016).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

okr g e mikrokana ywytwarzanie zw ewi zanie plazm tlenowpneumatyczne nadmuchiwanie membranydostrajanie rednicy kana uskaningowa mikroskopia elektronowafizjologia naczyniowa

Powiązane artykuły