$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Микрофлюидные системы, имитирующие биологические кровеносные сосуды, жизненно важны для будущих исследований сосудистой физиологии, механизмов заболеваний и лекарственных взаимодействий in vitro 1,2. Среди множества существующих структур тела геометрии кругового сечения имеют решающее значение для точного воспроизведения гемодинамических условий, таких как сдвиговое напряжение и паттерны потока, характерные для естественных сосудов3. Традиционные методы изготовления, такие как мягкая литография или жертвенное формование с использованием проводов или игл, часто приводят к прямоугольным каналам или неполным круговым геометриям, что приводит к искажениям потока и низкой физиологическойзначимости 4,5,6. Кроме того, эти подходы занимают много времени, склонны к несогласованности при многоуровневой сборке и обеспечивают ограниченную масштабируемость при проектировании сложных микроканалов, собранных на сосудьях с более чем двумяветвями 7. Однако недавние достижения в аддитивном производстве, особенно цифровой светообработке (DLP) 3D-печати, открыли новые возможности для быстрого и точного микроканального изготовления сложных структур, включая круглыемикроканалы 8. Кроме того, DLP позволяет печатать индивидуальные геометрии форм с исключительным разрешением, несмотря на отсутствие чистых помещений.
В этом исследовании мы представляем новую стратегию изготовления без чистых комнат, которая интегрирует DLP-3D-печатные формы, сопровождаемую надуванием мембраны полидиметилсилоксана (PDMS). Кратко, этот гибридный протокол состоит из: (1) проектирования и изготовления полуканальной формы для получения полукруглого слоя PDMS, и (2) соединения этого слоя с тонкой пластиковой мембраной, затем пневматического надувания и литья второго слоя для формирования целого круглого микроканала. Эта экспериментальная процедура предлагает простой, недорогой и не допускающий неправильных выравниваний подход, который эффективнее других методов многослойной микрофлюидической сборки. Кроме того, круглость полученных каналов можно точно контролировать путём регулировки давления надува.
Помимо этих преимуществ, предлагаемый протокол также обеспечивает быстрое время изготовления (менее 4 часов). Полученные круговые конструкции высоко согласованы по длинам каналов с малыми диаметрами (например, 300 мкм). Кроме того, экспериментальные результаты в этой работе (например, измерение шероховатости поверхности, оптическая визуализация, измерение угла контакта и испытания на разрывы давления) подтвердили структурную целостность и гидросовместимость, открывая многообещающее будущее в производстве сложных сосудистых микроканальных сетей с поразительной воспроизводимостью и адаптивностью. Наконец, предлагаемый метод особенно подходит для лабораторий с ограниченным доступом к инфраструктуре чистых помещений и обладает большим потенциалом для будущих достижений в области моделирования сосудов на чипе, тромбоза и скрининга наркотиков.