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PμSL 微納3D打印技術(shù)在微流控應(yīng)用的進(jìn)展

更新時(shí)間:2023-11-16點(diǎn)擊次數(shù):596

微流控,是一種在微米尺度的小型通道中處理和操控液體的技術(shù)。通常使用微型流道和微閥門等微加工技術(shù)來控制液體的流動(dòng)和混合,通過對流量的控制,實(shí)現(xiàn)化學(xué)分析、藥物篩選、細(xì)胞培養(yǎng)、基因檢測等多種功能。該技術(shù)在時(shí)間和空間上,為實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)研究分子濃度控制帶來了全新的技術(shù)解決方案,有效應(yīng)對研發(fā)周期長,成本高的困境。


現(xiàn)階段,微流控技術(shù)主要應(yīng)用在即時(shí)檢驗(yàn)和生物制藥、生命科學(xué)研究等領(lǐng)域。從生命科學(xué)領(lǐng)域來看,基于微流控技術(shù)的器官芯片逐漸成為業(yè)界關(guān)注的新興領(lǐng)域。摩方精密自研的毛細(xì)血管器官芯片,正是結(jié)合微流控的結(jié)構(gòu)特征,利用高精度微納3D打印技術(shù)完成了研發(fā)制備,有望助力拓展微流控技術(shù)在生命科學(xué)領(lǐng)域的多元化應(yīng)用。


當(dāng)然,值得關(guān)注的還有工業(yè)制造領(lǐng)域的產(chǎn)能問題。利用微流控芯片進(jìn)行高性能微球制備的新路徑,在近兩年將會完成工業(yè)級產(chǎn)能突破,或?qū)⑼苿?dòng)微流控芯片從反應(yīng)時(shí)代跨向生產(chǎn)時(shí)代。



市場需求 快速驅(qū)動(dòng)(百億美金市場飛速增長,中國實(shí)力嶄露頭角)


依據(jù)2022年7月國際 MEMS領(lǐng)域咨詢公司Yole Developpement發(fā)布的《Status of the Microfluidics Industry 2022》研究報(bào)告,2021年全球微流控芯片產(chǎn)業(yè)總值達(dá)到了181億美元。預(yù)計(jì)到2027年,全球微流控芯片市場規(guī)模將升至323億美元,2021 年至-2027年間的復(fù)合年增長率預(yù)計(jì)為10.1%。這一數(shù)據(jù)充分展示了微流控芯片產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)大潛力。


2021-2027微流控芯片領(lǐng)域市場預(yù)測(Yole Developpement)


根據(jù)Yole的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2017年中國微流控市場規(guī)模約為5.52億美元。在國際品牌方面,它們在國內(nèi)微流控產(chǎn)品的銷售額達(dá)到了3.68億美元,占總規(guī)模的67%。與此同時(shí),國內(nèi)各類微流控產(chǎn)品的銷售額約為1.71億美元,占總比的33%。


這一數(shù)據(jù)揭示了中國微流控市場的兩部分特點(diǎn):一方面,國際品牌在國內(nèi)市場的影響力不容小覷;另一方面,國產(chǎn)微流控產(chǎn)品在逐漸嶄露頭角,表現(xiàn)出市場的競爭力。隨著國內(nèi)政策的支持以及企業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)投入上的不斷加大,未來中國微流控市場有望進(jìn)一步壯大。


微流控芯片相關(guān)產(chǎn)品中國市場銷售額(Yole Developpement)



多元領(lǐng)域 應(yīng)用實(shí)例(應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,未來前景可觀)


微流控技術(shù)在時(shí)間和空間上,為分子濃度控制帶來了全新的技術(shù)解決方案。隨著微納3D打印技術(shù)的迭代發(fā)展,其可快速將模型數(shù)據(jù)形成實(shí)物,具有簡化步驟,縮短論證時(shí)間和開發(fā)周期等優(yōu)勢,為研發(fā)提供了更廣闊的創(chuàng)新空間,可被廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、生物工程、材料加工、化工工業(yè)等眾多領(lǐng)域。




北京航空航天大學(xué)馮林實(shí)驗(yàn)室


利用聲波微流控從手術(shù)切除乳腺腫瘤小鼠全血中捕獲CTCs,其中使用了面投影微立體光刻(PμSL)技術(shù)結(jié)合PDMS翻模技術(shù)可制備聲學(xué)微流控芯片,實(shí)現(xiàn)循環(huán)腫瘤細(xì)胞的精準(zhǔn)捕獲。



中南大學(xué)陳翔/趙爽/陳澤宇團(tuán)隊(duì)


使用摩方精密高精度3D打印技術(shù)nanoArch®S140制作了微流控混合器件(MMD),實(shí)現(xiàn)一步式構(gòu)建靶向脂質(zhì)體。



南方科技大學(xué)郭傳飛課題組


基于離電傳感器的指尖脈搏測試在動(dòng)脈硬化中的應(yīng)用。PμSL技術(shù)高精度、一體打印花生-凹槽微結(jié)構(gòu),助力于制備寬線性傳感范圍(0-150KPa)和高靈敏度的柔性可穿戴離子傳感器,可實(shí)現(xiàn)脈沖波速的精準(zhǔn)測量,有望用于臨床動(dòng)脈硬化的評估治療中。


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哈工大、華大基因、華東理工大學(xué)、斯威本科技大學(xué)等團(tuán)隊(duì)


構(gòu)建了一種創(chuàng)新型微流體電化學(xué)生物傳感平臺,通過在微柱陣列電極上涂覆3D雙金屬 Pt-Pd 納米樹,實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)傳感靈敏度的提升。其中微柱陣列電極的制造過程主要依賴于面投影微立體光刻(PμSL)技術(shù)結(jié)合PDMS翻模技術(shù)。



上海大學(xué)張?jiān)凑n題組


為了解決通過對炎癥因子的檢測靈敏度的限制問題,提出了一種合理有效的電化學(xué)免疫傳感器件設(shè)計(jì)策略。該團(tuán)隊(duì)以ZIF-8@Ag NWs為電極材料,結(jié)合摩方精密nanoArch® S140設(shè)備和絲網(wǎng)印刷技術(shù),開發(fā)了一種多通道的電化學(xué)免疫傳感微流控芯片,用于血清中炎癥因子IL-6和IL-8的聯(lián)合檢測。



微納3D打印技術(shù)有效推動(dòng)了微流控技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用,包括新型材料、制造工藝、控制算法等方面的突破。微流控技術(shù)將與其他學(xué)科領(lǐng)域(如人工智能、生物信息學(xué)、大數(shù)據(jù)等)深度融合,推動(dòng)跨學(xué)科研究和發(fā)展。這將有助于拓展微流控技術(shù)的應(yīng)用范圍,解決更多實(shí)際問題。


摩方精密高精度、高公差控制能力的微納3D打印設(shè)備,在微流控領(lǐng)域具備大量豐富的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)實(shí)力,為微流控技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提供支持,繼續(xù)深化與各領(lǐng)域的合作,共同拓寬微流控技術(shù)的應(yīng)用邊界。