马里兰大学 基于溶胶凝胶的原位直接激光写入概念
(a–g)印刷在半卵形微通道内的微流体元件的isDLW制造方案图解
(一)DLW的渠道模式结构
预制阴模
聚二甲基硅氧烷的微成型(PDMS)
(d)键合到玻璃衬底上的微模PDMS
乙酸(Ac
)酸催化的溶胶-凝胶反应，用于用(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷的粘合剂层涂覆PDMS微通道
将液相可光固化材料真空装载到涂有溶胶凝胶的微通道中
"从天花板到地板"的过程
聚焦的飞秒激光脉冲(红色)通过物镜、浸油、玻璃基底和液相光材料，以逐点、逐层的方法引发空间受控的光聚合(白色)，最终产生由完全密封到溶胶-凝胶涂覆的微通道的整个内腔表面的固化光材料(蓝色)组成的结构
(h–m)DLW印刷的负母模的显微照片，和(底部)对应于不同微通道横截面几何形状的复制PDMS轮廓:(h)矩形(深反应离子蚀刻(DRIE)模拟)，(I)向外渐缩(正性光刻胶模拟)，(j)向内渐缩(负性光刻胶模拟)，(k)半圆形，(l)半卵形，和(m)三角形(也见补充图
S1)
比例尺= 100微米
信用:科学报告 马里兰大学(UMD)的工程师创造了第一个三维印刷的流体电路元件，它非常小，10个可以放在一根头发的宽度上
二极管确保液体只向一个方向流动——这是植入式装置等产品的一个关键特征，这种装置可以将治疗药物直接释放到体内
微流体二极管也代表了三维纳米打印策略的首次使用，突破了以前阻碍从个性化药物到药物输送领域进步的成本和复杂性障碍
UMD大学的机械工程和生物工程助理教授瑞安·索科尔说:“就像缩小的电路彻底改变了电子领域一样，大幅缩小三维印刷微流体电路尺寸的能力为药物筛选、医学诊断和微型机器人等领域的新时代奠定了基础。”
詹姆斯·克拉克工程学院
索科尔与研究生安德鲁·拉蒙特和阿卜杜拉·阿尔沙汉在今天发表在开放获取期刊《自然:科学报告》上的一篇论文中概述了他们的新策略
近年来，科学家们利用三维纳米打印这一新兴技术来构建医疗设备和创建“芯片上器官”系统
但是，将药物、营养物质和其他流体推入如此小的环境而不泄漏的复杂性，以及克服这些复杂性的成本，使得该技术对于大多数需要精确流体控制的应用而言不切实际
取而代之的是，研究人员仅限于使用添加剂制造技术，这种技术能打印出比新UMD流体二极管大得多的特征
“这真的限制了你的设备可以有多小，”拉蒙特说，他是一名生物工程学生，开发了这种方法，并领导了他博士研究中的测试
“毕竟，你的微型机器人中的微流体电路不可能比机器人本身大
" 克拉克学校团队的策略与众不同之处在于它使用了一种被称为溶胶-凝胶的工艺，这种工艺允许他们将二极管固定在印刷有普通聚合物的微米级通道的壁上
二极管的微小结构然后被直接印刷在通道内部——从通道的顶部向下一层一层地印刷
其结果是一个完全密封的三维微流体二极管，比以前的方法成本低，时间短
微通道壁的重塑进一步加强了它们实现的牢固密封，这将保护电路免受污染，并确保通过二极管推动的任何流体不会在错误的时间或地点释放
索霍尔说:“以前的方法要求研究人员牺牲时间和成本来制造类似的部件，我们的方法允许我们基本上既有蛋糕又能吃。”
“现在，研究人员可以比以前更快、更便宜、更省力地打印三维纳米复杂流体系统
"
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