巧用3D打印：复杂微流体装置的简单制造方法

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近日，来自荷兰瓦格宁根大学（Wageningen University）生物纳米实验室的研究人员使用3D打印技术开发出了一种非常简单而低成本地制造微流体装置的新方法。这种方法无需而无需使用昂贵的材料或无尘室设施即可制造出复杂的微流体装置。该技术的开发者Vittorio Saggiomo博士和Aldrik H. Velders博士将其命名为嵌入式支架取出开放技术（ESCARGOT）。实际上，这个技术说起来也没那么复杂，基本上就是用一台3D打印机和ABS塑料开发出基于单层聚二甲基硅氧烷（PDMS）的3D、复杂、多层测微通道。

据了解，PDMS是最受实验室欢迎的微流体装置的制造材料。但是有几个原因使得它的使用受到了限制。首先，典型的微流体制造方法涉及到硅晶片的洁净室光刻，这是一种复杂的工艺，并且需要一定水平的专门知识。PDMS制造的另外一个障碍是传统的技术需要分别制造出若干个部件然后再将其密封在一起。而如今，Saggiomo和Velders已设计出一个3D打印方法解决了这两个问题，而且让人惊讶的是，它非常简单，而且不需要组装多个部件。

ESCARGOT技术的操作过程是这样的：首先设计出复杂的微流体通道，然后用ABS材料将其3D打印出来。然后将3D打印的ABS部件放置在培养皿中，倒入PDMS，待其固化后PDMS就变成了结实的胶状状态，而ABS部件则被嵌在内部。这个时候再将丙酮倒入培养皿中使其完全溶解掉ABS，这样就在PDMS胶体内部留下了一个中空的通道。最后再将空气泵入通道以除去任何多余物质，一个标准的微流体装置就这样完成了。
下面就是这项技术的完整演示视频：

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与以前相比，ESCARGOT方法有几个优点：其一，洁净的房间不再是必需；其次，照明、加热或冷却元件可以在PDMS固化之前直接加进去，这使整个过程更加简单；最后这个工艺也非常便宜，从而为研究人员提供了大量的机会让他们可以尝试各种各样的改进方案。
不过需要指出的是，尽管3D打印机的使用方便了研究人员制造微流体装置，但是它也恰好成了这个技术的最大瓶颈。因为目前一台3D打印机可以打印的最薄层厚为100微米，而Saggiomo和Velders有的时候需要制造比这更精细的结构。不过好在现在大多数微流体装置的通道尺寸往往是100或200微米，这还在当前3D打印机能够处理的范围之内。