三维微流控芯片的挤出式3D打印工艺

作     者：韩蕴达 苑泽伟 郭凯 郑雄飞 王赫然 Han Yunda;Yuan Zewei;Guo Kai;Zheng Xiongfei;Wang Heran

作者机构：沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院沈阳110169 

基　　金：国家自然科学基金委青年项目(52205319) 

出 版 物：《微纳电子技术》 (Micronanoelectronic Technology)

年 卷 期：2024年第61卷第9期

页      码：125-132页

摘      要：微流控芯片技术在疾病模型、药物筛选和个性化医疗领域显示出巨大的应用潜力。针对传统二维微流控芯片在模拟复杂生物环境方面存在局限性的问题,开发了一种新型的适用于挤出式3D打印的高分子共混材料,该混合材料由聚L-丙交酯-己内酯(PLCL)和聚乙二醇(PEG)组成。测试了PLCL和PEG质量比分别为7∶3、6∶4、5∶5的三种混合材料的流变性能,筛选最佳配比材料,优化打印工艺参数,实现了复杂三维结构的高精度打印,并且打印件具备明显的抗塌陷能力和飞线断丝的可控性。提出了一种创新的微流控芯片分区设计与打印方法,将芯片结构分为4个区域并单独优化打印轨迹,有效减少了悬空结构产生的塌陷。实验结果显示,PLCL和PEG质量比为7∶3的混合材料具有良好的可打印性能,在3 mm/s的打印速度、20 mm/s的飞线速度下,成功实现了无需溶芯材料的三维微流控芯片的打印,微通道截面显示了良好的形状。细胞实验显示,PLCL/PEG材料支架对人脐静脉内皮细胞(HUVEC)具有良好的细胞相容性,并且具有调节巨噬细胞极化、促进M2型表型形成的能力,显示了其在抗炎和免疫调节方面的功能。研究结果为微流控芯片的制造提供了新的材料和制备技术,拓展了3D打印在生物医学领域的应用范围,并为未来器官芯片技术的临床转化提供了实验基础。

主 题 词：微流控芯片 挤出式3D打印 高分子共混材料 细胞相容性 免疫调节 

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程类] 08[工学] 0802[工学-机械学] 080201[080201] 

D　O　I：10.13250/j.cnki.wndz.24090502

馆 藏 号：203140210...