به تازگی فناوری چاپ سه‌بعدی برای توسعه محصولات میکروسیالی توسعه یافته که به محققان اجازه می‌دهد تا با سرعت بیشتر و هزینه کمتر ادوات میکروسیالی را تولید کنند.
توسعه فناوری ارزان قیمت میکروسیالی با چاپ سه‌بعدی
اصطلاحات دانشگاهی اغلب می‌تواند افراد معمولی را در مورد موضوع مورد بحث گیج کند، اما در این مورد اشتباه نکنید، محققان دانشگاه بریگهام یانگ یک کار جالب توجه را انجام داده‌اند که مردم در مورد آن صحبت می‌کنند.
محققان دانشگاه بریگهام یانگ از جمله رهبران پیشرو جهان در ایجاد «آزمایشگاه روی تراشه» در اندازه‌های کوچک هستند و به تازگی با روش چاپ سه‌بعدی که به آن‌ها اجازه می‌دهد دریچه‌هایی به اندازه ۱۵ میکرون چاپ کنند، پیشرفت جدیدی را ثبت کرده‌اند. تاد هولینگزهد، سخنگوی دانشگاه بریگهام یانگ، می‌گوید: «چاپگرهای سه‌بعدی تجاری نمی‌توانند در این اندازه کوچک، چیزی را چاپ کنند.»
براساس بیانیه مطبوعاتی دانشگاه، محققان دانشگاه بریگهام یانگ توانایی ایجاد دستگاه‌های میکروسیال آزمایشگاهی روی تراشه با کانال‌ها و دریچه‌های کوچکتر از نمونه‌های رایج را نشان داده‌اند.
در مقاله‌ای که آن‌ها در Nature Communications منتشر کردند، گرگ نوردین، استاد مهندسی دانشگاه بریگهام یانگ و یک تیم بین رشته‌ای از دانشجویان و اساتید، یک فرایند چاپ سه‌بعدی عمومی را ارائه کردند که امکان ساخت اجزای سه‌بعدی با وضوح بالاتر را بدون افزایش وضوح چاپگر فراهم می‌کند.
نوردین می‌گوید: «ما از روش چاپ سه‌بعدی معمولی استفاده کرده و آن را به چیزی که از نظر عملکرد وسیع‌تر و قابلیت‌های بیشتری دارد، تعمیم دادیم. این نوع گسترش الگوی چاپ سه‌بعدی به چیزی فراتر از رویکرد سنتی چیزی است که ما را قادر ساخته است تا این کوچک‌سازی و یکپارچه‌سازی را انجام دهیم.»
دستگاه‌های میکروسیالی، ریزتراشه‌هایی در اندازه سکه هستند که شامل مجموعه‌ای از کانال‌ها، دریچه‌ها و پمپ‌های تقریباً میکروسکوپی بوده که روی مواد تراشه حک شده‌اند. آن‌ها برای طبقه‌بندی و تجزیه و تحلیل نشانگرهای زیستی بیماری، سلول‌ها و سایر ساختارهای کوچک طراحی شده‌اند.
در حال حاضر، فرآیند ایجاد این دستگاه‌ها زمان‌بر و پرهزینه است. با توجه به دقت مورد نیاز، نمونه‌های اولیه معمولاً در اتاق تمیز ایجاد و آزمایش می‌شوند.
ماهیت پیچیده این فرآیند نه تنها تولید و توزیع فناوری آزمایشگاه بر روی تراشه را در مقیاس وسیع دشوار می‌کند، بلکه محدودیت‌های عمده‌ای را در اندازه و نوع دستگاه‌های میکروسیالی ایجاد می‌کند.
برای غلبه بر این موانع، نوردین و همکارانش در سال ۲۰۱۷ به روش‌های چاپ سه‌بعدی روی آوردند. در کار اخیر خود، آن‌ها روشی را برای چیدمان لایه‌های چاپ شده روی تراشه ابداع کردند. به جای چاپ تمام لایه‌ها، روشی که معمولاً در روش‌های رایج چاپ سه‌بعدی مشاهده می‌شود، ضخامت، ترتیب و تعداد لایه‌های روی هم را تغییر می‌دهند.
نوردین گفت: «دانشمندان بیش از ۲۰ سال است که روی دستگاه‌های آزمایشگاه روی تراشه کار می‌کنند، اما ساخت نمونه‌های اولیه در اتاق‌های تمیز مانع موفقیت تجاری است و راه بازار با اتاق‌های تمیز متوقف می‌شود. با چاپ سه بعدی راه برای ورود به بازار هموار می‌شود.»
به گفته نوردین، چاپگرهای سه‌بعدی تجاری معمولاً نمی‌توانند اندازه و کانال‌های کوچک مورد نیاز برای دستگاه‌های میکروسیالی را تولید کنند. حتی بهترین چاپگرهای تجاری نمی‌توانند چیزی کمتر از ۲۷ میکرون چاپ کنند، اما فناوری جدید نوردین ساختارهایی به اندازه ۷٫۶ میکرون چاپ می‌کند. نوردین می‌گوید: «نکته نهایی این است که چاپگرهای سه‌بعدی تجاری و مواد تجاری نمی‌توانند نیازهای وضوح مورد نیاز ما برای این نوع فناوری را برآورده کنند. ما در حال چاپ تراشه‌هایی با قطعات پیچیده هستیم که دارای ۶۰-۷۰ دریچه کوچک و ۲۰-۳۰ پمپ هستند قطعاتی که تا به حال قابل چاپ نبودند.»
نوردین و تیمش امیدوارند که توسعه فناوری جدید آن‌ها تحقیق و توسعه ریزسیالات را بیشتر به حرکت در آورد.
