Методическая статья

Недорогие 3D-печатные микрофлюидные устройства для быстрого прототипирования и биологических применений

DOI:

10.3791/69494

⸱

20 марта 2026 г.

 ,  , 
1Department of Biology, University of Saskatchewan

В этой статье

Краткое содержание

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

Мы разработали недорогое 3D-печатное микрофлюидное устройство и открытое программное обеспечение на базе Python, которое может генерировать программируемые градиенты концентрации. Мы проверили эту настраиваемую платформу с помощью осмометрии и колориметрического анализа, что позволило воспроизводимые исследования осмотического воздействия и биомедицинские анализы с материалами стоимостью менее $5, а также потребительскую 3D-печать.

Аннотация

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

Микрофлюидные устройства обеспечивают точный контроль смешивания раствора и генерации градиента, что является необходимым для клеточных анализов в криобиологии и биомедицинских исследованиях. Однако традиционные методы изготовления занимают много времени, дороги и требуют специализированной экспертизы, что ограничивает доступность. Чтобы решить эти задачи, мы разработали экономичный, надёжный и полностью напечатанный на 3D-принтере микрофлюидный рабочий процесс, чтобы обеспечить быстрое и недорогое прототипирование с использованием потребительского принтера и биосовместимых пластиковых смол. Здесь мы демонстрируем этот рабочий процесс с помощью жидкого смешительного устройства, способного генерировать программируемые градиенты концентрации и комбинации растворов. Коммерческие микшерные устройства стоят более 300 долларов за штуку и не подлежат индивидуализации. Используя доступные материалы из смолы и инновационную конструкцию открытого канала, запечатанную прозрачной клейкой лентой, мы преодолели распространённые проблемы производства, такие как засор каналов, что позволило быстро и воспроизводить сложные микрофлюидные архитектуры при стоимости материалов менее $5. Здесь мы демонстрируем этот рабочий процесс, интегрируя двухшприцовые насосы для создания линейных осмотических градиентов, варьирующихся от изоосмотических (~300 мОсм/кг) до гиперосмотических (~9 000 мОсм/кг) условий, за которыми следует возвращение к изотоничности на определённых интервалах. Для обеспечения автоматизации и воспроизводимости мы разработали программный инструмент с открытым исходным кодом на базе Python, который точно регулирует активацию насоса для шприцев, скорость потока и тайминг градиента. Производительность устройства была подтверждена с помощью непрерывных осмометрических измерений, которые подтвердили как линейность, так и точность генерации градиента, а также колориметрических измерений для подтверждения эффективности смешивания. Эта доступная и экономичная микрофлюидическая платформа значительно повышает воспроизводимость исследований осмотического воздействия и демонстрирует потенциал для различных биомедицинских применений, включая скрининг лекарств и точную химическую модуляцию.

Введение

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

Микрофлюидные устройства стали необходимыми для контроля концентраций и химической среды в клеточных анализах, исследованиях осмотических стрессов и экспериментах по введению лекарств в биомедицинских исследованиях, криобиологии и других диагностическихприложениях 1,2. Эти устройства позволяют точно контролировать поток и концентрацию жидкости на микрометровом масштабе. Например, микрофлюидные устройства использовались для добавления и удаления криопротекторных средств во время криоконсервации клеток с целью предотвращения осмотическогоповреждения 3. Аналогично, эти микрофлюидные устройства также используются для установления последовательных разбавлений антибиотиков с целью проверки восприимчивости антимикробных препаратов к устойчивыморганизмам 4. Это позволяет определить оптимальные комбинации лекарств для лечения антимикробно-резистентных (АМР) инфекций. Кроме того, он позволяет проводить живые изображения и мониторинг клеток, снижает потребление реагентов и обеспечивает точность градиентов концентрации, в отличие от макроскопических методов, таких как камера Бойдена, которые обеспечивают более грубые и статические градиенты без мониторинга клетки в реальномвремени 1,5. Эти возможности позволяют имитировать in vivo-подобные химические среды in vitro для высококачественных исследований поведения клеток, миграции клеток, анализов вторжения клеток, ответа на лекарства и тестирования на токсичность.

Несмотря на преимущества микрофлюидных приборов, традиционные методы микроизготовления таких устройств (например, фотолитография и формование полидиметилсилоксана (PDMS) часто занимают много времени, требуют высокой стоимости и требуют специализированного оборудования иэкспертизы 6. Поэтому создание нового устройства с помощью мягкой литографии может занять несколько дней работы, а итеративные изменения конструкции также требуюттрудоёмких усилий 6. В последнее время 3D-печать стала быстрой альтернативой прототипирования, чтобы преодолеть эти ограничения. Однако раннее внедрение 3D-печатной микрофлюидики было ограничено стоимостью принтеров высокого разрешения (часто ≥ 10 000 долларов), а недорогие устройства не обеспечивают достаточногоразрешения 7. Улучшение недорогой стереолитографии на базе ЖК-экранов значительно продвинуло эту область, поскольку потребительские принтеры (часто ~$150-$500) теперь предлагают микромасштабное (~20-50 мкм) разрешение, достаточное для многих микрофлюидныхприложений 5. Учитывая эти достижения, главной целью нашей работы было создание экономически эффективного и эффективного рабочего процесса для полностью 3D-печатных микрофлюидных устройств, способных генерировать контролируемые градиенты концентрации без типичных барьеров сложности производства8. Мы стремились разработать быстрый и надёжный метод создания индивидуальных микрофлюидных моделей, используя потребительский 3D-принтер и биосовместимую смолу, что сделало их доступными для широкого спектра лабораторий.

Здесь мы представляем 3D-печатное микрофлюидное устройство, способное смешивать растворы, генерировать непрерывные и программируемые градиенты концентрации, а также формировать комбинации растворов и программируемые градиенты концентрации. Устройство изготавливается с помощью настольной стереолитографии и полностью собрано с использованием открытого канала, полностью герметичного прозрачного клеевого пленки, индуцированного смолой. Обструкция канала, вызванная смолой, является широко известной проблемой в микрофлюидной стереолитографии 9,10; однако этот подход создаёт надёжное, герметичное микрофлюидное устройство без необходимости специализированного оборудования для обработки поверхностей или склеивания и решает распространённую проблему незатвердевшей смолы, перекрывающей небольшие каналы припечати 11. Кроме того, используя недорогие смолы, отвергаемые ультрафиолетом, каждое устройство можно быстро произвести всего за несколько долларов материала. Ещё одним преимуществом является то, что его конструкция не является фиксированной; Его легко модифицировать и перепечатывать, в отличие от коммерческих устройств, которые стоят сотни долларов за штуку и не подлежат настройке12, 13, 14.

Для контроля концентрации раствора 3D-печатное устройство было интегрировано с двумя шприцовыми насосами (по одному на каждое вводное решение), управляемыми открытым скриптом Python, как ранее описано для микрофлюидныхприложений 15. Это позволяет автоматически регулировать расходы, шаги градиента и тайминг. 15 Расход в нашей системе обычно варьируется от нескольких микролитров до 30 мкл/мин на вход, при этом стабильно достигалось равномерное смешивание при минимальном сдвиговом напряжении. Используя эту систему, мы сформировали линейные профили концентраций, охватывающие примерно изоосмотические (~300 мОсм/кг) до экстремальных гиперосмических (~9 000 мОсм/кг) условий и обратно до изотонических с определёнными временными интервалами. Непрерывные показания осмометра подтвердили, что генерируемые градиенты были линейными и точными, а простой колориметрический анализ подтвердил эффективное смешивание входных решений. Эти результаты подтверждают, что сложные, изменяющиеся во времени градиенты концентраций можно воспроизводить с помощью нашей полностью 3D-печатной платформы, что подчёркивает её потенциал для повышения производительности и стандартизации исследований осмотического воздействия за долю обычной стоимости.

Эта 3D-печатная микрофлюидическая платформа демонстрирует недавние достижения в области решений «лаборатория на чипе», обеспечивающих достаточное разрешение для многих клеточных микрофлюидных приложений 16,17. Кроме того, эксперты прогнозируют, что аддитивное производство станет ведущим методом производства микроустройств по мере продолжения прогресса в технологиях принтеров и материалов6. Ключевое преимущество нашего подхода в том, что доступность не идёт за счёт производительности. В соответствии с предыдущими исследованиями, демонстрирующими недорогие стратегии микрофлюидного производства18,19, эти доступные принтеры обеспечивают функции устройств, сопоставимые со многими коммерческими промышленными системами по надежности иточности 7. Таким образом, исследователи могут использовать этот метод с уверенностью, что он удовлетворит требования к точности большинства приложений. Эта платформа может быть адаптирована под различные потребности — от автоматизации многоступенчатого добавления/удаления криопротекторов до скрининга реакций на лекарства в различных концентрационных диапазонах и точной химической модуляции в моделяхорган-на-чипе 16. В частности, размеры напечатанного разрешения (около 100 мкм канала) достаточны для многих биологическиханализов 16, обеспечивая хороший диапазон для типичных масштабов длины клеток или частиц. В заключение, благодаря значительному сокращению времени изготовления, затрат и требований к экспертизе, эта полностью 3D-печатная микрофлюидическая платформа позволяет исследователям эффективно создавать прототипы и реализовывать индивидуальные микрофлюидические решения. Хотя по-прежнему требуются ручные этапы послеобработки, такие как полировка поверхности и герметизация клеевой лентой, общий рабочий процесс остаётся доступным и экономит время по сравнению с традиционными методами микропроизводства.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

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

1. Проектирование микрофлюидического смешительного стекла

  1. Используя подходящее CAD-программное обеспечение (например, AutoCAD 3D или TinkerCAD, AutoDesk, Inc.), спроектировать серпантинный микроканал с двухканальными входами и Y-образным переходом, а затем путь для эффективного смешивания и обеспечения достаточной длины канала для диффузии. Объедините элементы канала в одну область.
  2. Создайте прямоугольный затвор (85 мм x 28 мм x 3 мм), который служит основой. Затем вычтите ранее разработанный серпантинный микроканал с верхней поверхности затвора, чтобы получить открытую структуру канала с нужной глубиной и шириной.
  3. Создайте каждый резьбовый разъём (1/4"-28 UNF) для 1/16" OD трубки как отдельную функцию и объедините его с корпусом затвора, чтобы внутренняя резьба UNF точно совпадала с фитингами.

2. Подготовка дизайна к печати

  1. Для подготовки к процессу 3D-печати импортируйте разработанные STL-файлы сборки микрофлюидных слайдов в открытое программное обеспечение для слайсирования, такое как CHITUBOX Basic v2.3.1 (Shenzhen CBD Technology Co. Ltd, Китай).
  2. Загрузите заранее определённые настройки и профили смолы для принтера (Phrozen_Sonic_Mini_8K_Power_Resin_SG_00.cfgx) в программу для слайзинга. Импортируйте полный файл настроек принтера и смолы из сопутствующего репозитория GitHub через: Slice Settings > Import Settings.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Полное руководство по 3D-печати на смоле выходит за рамки данной работы; однако большинство производителей 3D-принтеров предоставляют руководства по настройке настроек смолы и позиционированию печати для успеха, то есть https://phrozen3d.com/blogs/tutorials/resin-print-failures.
  3. Отрегулируйте ориентацию модели примерно на 45-50° относительно платформы (используется здесь 46,67°), чтобы получить наилучшие результаты печати. Такое положение предотвращает проблемы с всасыванием при печати и сохраняет небольшие каналы и отверстия свободными.
    ПРИМЕЧАНИЕ: После импорта микшерного слайда STL слайд кладётся ровно на печатную поверхность. Затем положение затвора должно быть повернуто, чтобы смола могла стекать и минимизировать риск перепадов давления, вызванных полыми элементами на плоской поверхности.
  4. Добавьте структурную опору затвора, используя функцию автоподдержки в программе для нарезки. Убедитесь, что канал направлен в сторону от печатающей головки, видимой в главном окне Chitubox. Затем увеличьте расстояние между слайдом и печатной пластиной до 5 мм с помощью кнопки перевода и меню, расположенных слева на главном экране Chitubox. Этот зазор позволит разместить опорные конструкции и плот для закреплённой части.
  5. Затем добавьте дополнительные опоры вручную, увеличивая плотность опорных элементов в точке, ближе к печатающей головке, и добавляя опоры с обеих сторон затвора, чтобы деталь оставалась в статическом положении при подъёме через вязкую смолу.
  6. Внимательно проверяйте автоматически сгенерированные опоры и добавляйте дополнительные опоры вручную по мере необходимости для повышения стабильности, особенно в сложных элементах, таких как края и каналы.
  7. Разрезайте модель и внимательно изучите каждый слой, убедившись, что между ними нет видимых зазоров.
  8. Нажмите кнопку обнаружения островов через: Slice > Island Detect, чтобы найти неподдерживаемые области, которые могут вызывать ошибки печати. Если обнаружены изолированные участки, повторяйте процесс разрезания.
  9. После того как модель пройдёт инспекцию острова без обнаружения отдельных участков, сохраните подготовленный файл модели в виде файла ".ctb" на USB-накопитель, чтобы подготовить его к 3D-печати.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Настройки смолы были импортированы по рекомендации производителя и протестированы с использованием модели XP Finder, предоставленной производителем, и доступны на https://phrozen3d.com/pages/phrozens-xp-finder-and-rp-tester-test-model-download-and-tutorials. Поскольку настройки могут варьироваться в зависимости от лабораторных условий и принтеров, важно проверить эти настройки и, в некоторых случаях, внести корректировки с учётом внутрилабораторных условий. Полный файл настроек принтера и смолы можно найти в репозитории GitHub, который сопровождает этот текст, вместе со всем кодом и всеми упомянутыми .stl-файлами. Обратите внимание, что усадка и деформация также могут происходить во время печати. Это можно в некоторой степени компенсировать, изменяя настройки смолы, угол печати и распределение опорных стоек под лабораторные условия. Обратите внимание, что прозрачность затвора сильно зависит от угла образования слоёв; Однако, поскольку этот затвор используется только для смешивания, а не для визуализации, это было лишь вопросом обеспечения достаточной чёткости для колориметрии смешивания. Это достигалось за счёт того, чтобы нижняя часть затвора находилась под углом от 20 до 60 градусов относительно пластины печатающей головки. В данном случае был использован угол 46,67 градуса, так как этот угол обеспечивал высокую оптическую чёткость благодаря выравниванию слоёв, при этом не был настолько крутым, чтобы не появляться неподдерживаемые элементы во время печати, что изменяется с помощью кнопки Chitubox check for islands , которая находится на экране слайсов, который появляется после нажатия кнопки Slice .

3. Печать и постобработка

  1. Выберите файл .ctb, соответствующий сборке микрофлюидного затвора и разъёма, и инициируйте задание печати.
    ВНИМАНИЕ: Хотя потребительские 3D-принтеры на основе смолы предназначены для домашнего использования, материалы из смолы могут выделять потенциально опасные летучие органические соединения (ЛОС). Поэтому рекомендуется использовать 3D-принтер внутри вытяжки с химическим паром или в зоне с достаточной вентиляцией.
  2. Периодически контролируйте процесс печати. Типичная печать такого дизайна занимает около 3-4 часов в зависимости от свойств смолы и скорости принтера.
  3. После печати аккуратно снимите печатное устройство с платформы с помощью пластикового скребка и немедленно распылите печатную модель 90% этанолом, чтобы удалить незатвердевшую смолу.
    ВНИМАНИЕ: Незатвердевшая смола может вызвать серьёзные химические ожоги. Убедитесь, что средства индивидуальной защиты (СИЗ) носятся, включая перчатки, лабораторный халат и очки, при обращении с устройствами до их полной очистки и очистки. Этанол, используемый для мытья напечатанных образцов, следует использовать в хорошо проветриваемом помещении. Обязательно используйте СИЗ, включая перчатки и защиту глаз.
  4. Пока печать всё ещё мягкая, убедитесь, что все маленькие отверстия, каналы и участки резьбы чисты и доступны. При необходимости аккуратно используйте небольшие инструменты, такие как наконечник пипетки или тонкий иголку, чтобы очистить частично забитые или заблокированные участки. Используйте сжатый воздух или шприц, наполненный этанолом, чтобы промыть каналы и подтвердить проездность.
  5. Полностью погрузите печатную модель в 99% этанол на 2-3 минуты, растворяя остатки незатвердевшей смолы и тщательно очищая все микроканалы и щели.
  6. Поместите очищенный отпечаток в камеру для отверждения в ультрафиолете. Обе стороны напечатанного слайда равномерно подвергайте ультрафиолетовому свету примерно 30 секунд с с каждой стороны. Равномерная экспозиция предотвращает деформации и обеспечивает стабильность размеров.
    ВНИМАНИЕ: Всегда носите защитные очки от ультрафиолета во время процедур отверждения, чтобы предотвратить повреждение глаз.
    ПРИМЕЧАНИЕ: В ящике для отверждения установлена лампа высокой мощности 405 нм. Поскольку деталь в основном прозрачная, а лампа расположена на высоте 10 см над деталью, отверждение происходит быстро. Эксперименты с разной длительностью экспозиции лампы показали, что 6 с времени лампы, за которыми следуют 3 с вращающейся деталью, эффективны. Производитель рекомендует затвердеть либо с помощью медицинской станции, установленной на 30 минут, так и на пустые минуты соответственно.
  7. После отверждения ненадолго погрузите или прополосните отпечаток в этаноле, затем поместите его в герметичный пакет Ziplock с этанолом, чтобы предотвратить высыхание и последующее затвердевание смолы в нежелательных местах.
  8. Поместите герметичный пакет с этанолом и затвердевшую модель в ультразвуковой очиститель. Соникат на 180 секунд, чтобы эффективно удалить остатки незатвердевшей смолы или загрязнителей.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Альтернативно, коммерчески доступные станции для промывания и отверждения могут использоваться для стандартизации послеобработки между лабораториями.
  9. После соникации тщательно промыйте печатное устройство дистиллированной водой.
  10. Проведите последний этап очистки, снова распылив и погрузив устройство в 90% этанола. При необходимости повторите ультразвуковую очистку ещё на 180 секунд для полной чистоты.
  11. После постотверждения аккуратно отполировали поверхность детали наждачной бумагой с зернистостью 440. После отверждения резьбовые соединители, которые будут вставлены в смесительное стекло, тем же способом, с оговоркой, что 3 разъёма одновременно печатаются, промываются и отверждаются, размещая их рядом друг с другом на принтере, в коробке после отверждения и внутри зиплоков с этанолом. Смойте ещё раз дистиллированной водой и дайте высохнуть на воздухе или аккуратно высушите феном с помощью сжатого воздуха, чтобы удалить остатки воды.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Пошаговые изображения процесса печати показаны на дополнительном рисунке 1.

4. Поверхностная полировка и герметизация микрофлюидного канала

  1. Для достижения гладкости для чёткой визуализации и хорошей герметизации используйте стеклянный камень для полировки поверхности микрофлюидного слайда.
  2. Сначала используйте стеклянный камень диаметром 2,45 микрона (6 000 меш) (диапазон зернистости ~1,5-2,3 мкм), чтобы полировать верхнюю поверхность до равномерной гладкости. Затем дополнительно улучшить поверхность, полировав более мелким камнем размером 0,92 микрона (16 000 меш) (диапазон зернистости ~0,76-1,5 мкм). Это обеспечит еще более гладкое покрытие (дополнительный рисунок 2).
  3. Герметизируйте микроканал прозрачной водонепроницаемой заплаткой и герметичной лентой. Убедитесь, что лента полностью покрывает всю площадь канала, при этом не затрудняйте отверстия и порты для разъёмов (см. рисунок 1).
  4. Сначала нанесите скотч с одной стороны затвора, затем аккуратно, но уверенно нажмите большим пальцем, чтобы обеспечить равномерное прилипание и устранить пузырьки воздуха.
  5. Используйте острые ножницы или нож, чтобы обрезать излишнюю ленту с краёв затвора, убедившись, что соединитель чисто вырезан и работает в рабочем состоянии.
  6. Запекайте заклеенный слайд при 60 °C в течение 30 минут, чтобы повысить прочность соединения.
  7. После охлаждения нанесите гель суперклея, чтобы закрепить соединители на краю затвора. Прикладывайте мягкое давление на каждый соединитель по мере застывания клея, чтобы обеспечить правильное выравнивание, обеспечивая надёжное соединение труб для обращения с жидкостью.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Репрезентативное изображение печатного устройства с достаточной оптической прозрачностью показано на дополнительном рисунке 3.

5. Настройка и тестирование потока жидкости

  1. Загрузите нужные растворы для теста в два отдельных шприца (обозначенные как Шприц А и Шприц В; Рисунок 1). Для генерации градиентов используют два раствора: (i) изосмотический раствор, состоящий из фосфатно-буферного физиологического раствора (PBS), и (ii) гиперосмотический раствор, состоящий из 40% (v/v) диметилсульфоксида (DMSO) с 1,2 млн хлорида натрия (NaCl), приготовленного в PBS.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Устройство создало линейные градиенты концентраций от примерно изоосмотических (~300 мОсм/кг) до экстремальных гиперосмических (~9 000 мОсм/кг) условий и обратно до изотонных за определённые временные интервалы.
  2. Используйте прецизионные газогерметичные стеклянные шприцы для точного контроля потока жидкости и регулирования давления. Прикрепите шприцы к затвору с помощью фитингов диаметром 1/4"-28, ферул и трубки OD PEEK шириной 1/16".
  3. После надёжного крепления шприцев и трубок к микрофлюидному устройству закрепляют шприцы на программируемые точные насосы.
  4. Соедините оба шприцовых насоса (насос A и насос B) друг к другу с помощью предоставленного сетевого кабеля, обеспечивая синхронизированную работу.
  5. Подключите Pump A к компьютеру с помощью RS232-кабеля, подключённого к последовательному порту компьютера.
  6. Установите насос C ниже по течению от микрофлюидного устройства в режиме отключения, чтобы поддерживать стабильный поток и предотвратить накопление давления.
  7. Запустите скрипт на Python, чтобы точно контролировать поток жидкости из насосов шприцев. Он будет управлять насосами A и B, создавая линейный осмотический градиент от iso к гиперосмотическим условиям, а затем возвращаться к изоосмотическим условиям на заданных пользователем временных интервалах.
  8. Корректируйте экспериментальные параметры, такие как расход, интервалы градиента и общее время работы в программном обеспечении Python, чтобы адаптировать экспериментальные условия под конкретные требования анализа.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

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

Рисунок 1 иллюстрирует общую конфигурацию нашего устройства

figure-results-1
Рисунок 1: Настройка системы.Слева направо программное обеспечение на базе Python позволяет создавать точные кривые времени и концентрации, изменяя скорость перекачки насосов шприцев A и B. Жидкость течёт из стеклянных шприцев через трубку с ...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

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

Камеры смешивания микрофлюидики обычно являются дорогими компонентами, изготовленными с заранее установленными конфигурациями. Эта рукопись демонстрирует, как быстрое прототипирование и индивидуальный код позволяют лабораториям быстро разрабатывать смешивающие камеры, обеспечивая широкий спектр экспериментальных установок.

Мы проверяем полное смешивание с помощью колориметрического анализа и осмометрии. Осмотические измерения дополнительно сравнивались с рассч...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

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

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

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

Эта работа была профинансирована Национальным советом по научным и инженерным исследованиям (RGPIN-2023-04007) и Канадским институтом исследований в области здравоохранения (PJT-175283).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
1/16" OD PEEK Капиллярные трубки и панель; 65 и микро; m внутреннего диаметраIDEX Health and Science, СШАSKU: ID-15601,5 м, разрезать на более мелкие участки. Приобретено у Darwin Microfluidics
3D-принтер, УФ-смола, светильник и приборная панель; 230 В 405 нмСкуфи, КитайИспользуется как пост-отверждённая станция, помещая её в белую коробку из пенопласта с деталями из смолы на ~6 S
3x Gasproof 1/4-28 стеклянных шприцев UNF и панель; 5 млГамильтон, СШААРТИКУЛ: HM-10103664Фитинг 1/4-28 позволяет подключить к 1/16" ПИК Тюбинг. Приобретено у Darwin Microfluidics
Диметилсульфоксид (DMSO), сертифицированный ACSFisher Scientific, СШАCat.No: D128-1Приобретено у Fisher Scientific
СТАНДАРТ КАЛИБРОВКИ ELITechGroup — 850 MOSM/KELITechGroup, СШАVCAT: SS-277, Cat. Нет: NC1876875Приобретено у Fisher Scientific
СТАНДАРТ КАЛИБРОВКИ ELITechGroup — 300 MOSM/KELITechGroup, СШАVCAT: SS-276, кат. Нет: NC1876872Приобретено у Fisher Scientific
Фитинги и фурнитура Flangeless PFA ETFE Ferrules 1/4"-28 до 1/16"  IDEX Health and Science, СШААРТИКУЛ: ID-XP-245X10 упаковок, приобретено у Darwin Microfluidics
Пищевые красителиКлубный дом, Канада
Осмометр точки замерзания FreezePoint 6000PELITechGroup, СШАМодель: 6000P
Сосуды для измерения FreezePointELITechGroup, СШАVCAT: SS-279, Cat. Нет: NC1876881Приобретено у Fisher Scientific
Gorilla Super Glue Gel Компания Gorilla Glue, СШАhttps://gorillatough.com/product/gorilla-super-glue-gel/
Миксер «Елочка» — стеклянный щепФабрика Маленьких ВещейАРТИКУЛ: LTF-012.00-4264Приобретено у Darwin Microfluidics
Гиперосмотические среды — 40% DMSO (v/v) с 1,2 млн NaClСделано в лаборатории
Ибиди &микро;-Слайд VI 0.4 – ibiTreatИбиди, ГерманияCat.No: 80606
Изосмотическая среда — Cytiva HyClone Phosphate буферный физиологический раствор (PBS)Цитива, СШАCat.No: SH3025601Приобретено у Fisher Scientific
Мотик стереоскопМотик, ГонконгМодель:  SMZ-168 TLED
Шприцовые насосы NE1000 SyringONENew Era Pump Systems Inc., СШАМодель: 1010-USПриобретено у New Era Pump Systems Inc.
3D-принтер Phrozen Sonic Mini 8k ResinPhrozen Tech Co., LTD. Тайвань (R.O.C.)Phrozen Sonic Mini 8k
Основной сетевой кабель RS-232 от помпы к ПКNew Era Pump Systems Inc., СШАМодель: CBL-PC-PUMP-7 (кабель длиной 7 футов)9-контактный последовательный преобразователь в RS232, приобретён у New Era Pump Systems Inc.
Вторичный сетевой кабель «насос-насос»New Era Pump Systems Inc., СШАМодель: CBL-NET-7 (кабель длиной 7 футов)Кабель RS232, приобретён у New Era Pump Systems Inc.
Смола — PowerResins Sugical Guide Resin 1000 GRPowerResins, 3BFab Inc, Tü rkiyeССЫЛКА: PSG-03-C
Кабель преобразователя RS-232 на USBProlific Technology, Тайвань (R.O.C.)Модель: CBL-USB232Приобретено у New Era Pump Systems Inc.
Лента для герметизации затвора — Crystal Clear Gorilla Tape 1.88" x 9 ярдовКомпания Gorilla Glue, США
Хлорид натрия (NaCl)EMD Millipore, MilliporeSigma, ГерманияКэт. Нет: M1064041000Приобретено у Fisher Scientific

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Samandari, M., et al. A simple, low cost and reusable microfluidic gradient strategy and its application in modeling cancer invasion. Sci Rep. 11 (1), 1-11 (2021).
  2. Sackmann, E. K., Fulton, A. L., Beebe, D. J. The present and future role of microfluidics in biomedical research. Nature. 507 (7491), 181-189 (2014).
  3. Zhao, G., Fu, J. Microfluidics for cryopreservation. Biotechnol Adv. 35 (2), 323-323 (2017).
  4. Sweet, E., et al. 3D microfluidic gradient generator for combination antimicrobial susceptibility testing. Microsyst Nanoeng. 6, 92(2020).
  5. Bhattacharjee, N., Urrios, A., Kang, S., Folch, A. The upcoming 3D-printing revolution in microfluidics. Lab Chip. 16 (10), 1720-1720 (2016).
  6. Nielsen, A. V., Beauchamp, M. J., Nordin, G. P., Woolley, A. T. 3D printed microfluidics. Annu Rev Anal Chem. 13 (1), 45-65 (2020).
  7. Leong, K. M., et al. Democratizing access to microfluidics: rapid prototyping of open microchannels with low-cost LCD 3D printers. ACS Omega. 9 (45), 45537-45544 (2024).
  8. Qiu, J., et al. 3D printing of individualized microfluidic chips with DLP-based printer. Materials. 16 (21), 6984(2023).
  9. Carnero, B., Bao-Varela, C., Gómez-Varela, A. I., Álvarez, E., Flores-Arias, M. T. Microfluidic devices manufacturing with a stereolithographic printer for biological applications. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 129, 112388-112388 (2021).
  10. Ahmed, I., Sullivan, K., Priye, A. Multi-resin masked stereolithography (MSLA) 3D printing for rapid and inexpensive prototyping of microfluidic chips with integrated functional components. Biosensors (Basel). 12 (8), 652(2022).
  11. Razavi Bazaz, S., et al. 3D printing of inertial microfluidic devices. Sci Rep. 10 (1), 5929(2020).
  12. Naderi, A., Bhattacharjee, N., Folch, A. Digital manufacturing for microfluidics. Annu Rev Biomed Eng. 21, 325-325 (2019).
  13. Duong, L. H., Chen, P. C. Simple and low-cost production of hybrid 3D-printed microfluidic devices. Biomicrofluidics. 13 (2), 024108(2019).
  14. Felton, H., Hughes, R., Diaz-Gaxiola, A. Negligible-cost microfluidic device fabrication using 3D-printed interconnecting channel scaffolds. PLoS One. 16 (2), e0245206(2021).
  15. Lake, J. R., Heyde, K. C., Ruder, W. C. Low-cost feedback-controlled syringe pressure pumps for microfluidics applications. PLoS One. 12 (4), e0175089(2017).
  16. Shafique, H., et al. High-resolution low-cost LCD 3D printing for microfluidics and organ-on-a-chip devices. Lab Chip. 24 (10), 2774-2790 (2024).
  17. Waheed, S., et al. 3D printed microfluidic devices: enablers and barriers. Lab Chip. 16 (11), 1993-2013 (2016).
  18. Liu, J., Hwang, H. H., Wang, P., Whang, G., Chen, S. Direct 3D-printing of cell-laden constructs in microfluidic architectures. Lab Chip. 16 (8), 1430-1438 (2016).
  19. Zhao, L., Wang, X. 3D printed microfluidics for cell biological applications. TrAC Trends Anal Chem. 158, 116864-116864 (2023).
  20. Elliott, J. A. W., Prickett, R. C., Elmoazzen, H. Y., Porter, K. R., McGann, L. E. A multisolute osmotic virial equation for solutions of interest in biology. J Phys Chem B. 111 (7), 1775-1785 (2007).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

3DPython
Видео скоро будет доступно

Похожие статьи