PμSL微尺度3D打印技术在微流控应用的进展
发布日期：2023-11-16
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微流控，是一种在微米尺度的小型通道中处理和操控液体的技术。通常使用微型流道和微阀门等微加工技术来控制液体的流动和混合，通过对流量的控制，实现化学分析、药物筛选、细胞培养、基因检测等多种功能。该技术在时间和空间上，为实验机构研究分子浓度控制带来了全新的技术解决方案，有效应对研发周期长，成本高的困境。
现阶段，微流控技术主要应用在即时检验和生物制药、生命科学研究等领域。从生命科学领域来看，基于微流控技术的器官芯片逐渐成为业界关注的新兴领域。摩方精密自研的毛细血管器官芯片，正是结合微流控的结构特征，利用高精度微纳3D打印技术完成了研发制备，有望助力拓展微流控技术在生命科学领域的多元化应用。
当然，值得关注的还有工业制造领域的产能问题。利用微流控芯片进行高性能微球制备的新路径，在近两年将会完成工业级产能突破，或将推动微流控芯片从反应时代跨向生产时代。
市场需求 快速驱动
百亿美金市场飞速增长，中国实力崭露头角
依据2022年7月国际 MEMS领域权威咨询公司Yole Developpement发布的《Status of the Microfluidics Industry 2022》研究报告，2021年全球微流控芯片产业总值达到了181亿美元。预计到2027年，全球微流控芯片市场份额将升至323亿美元，2021 年至-2027年间的复合年增长率预计为10.1%。这一数据充分展示了微流控芯片产业的强大潜力。
2021-2027微流控芯片领域市场预测（Yole Developpement）
根据Yole的统计数据，2017年中国微流控市场规模约为5.52亿美元。在国际品牌方面，它们在国内微流控产品的销售额达到了3.68亿美元，占总规模的67%。与此同时，国内各类微流控产品的销售额约为1.71亿美元，占总比的33%。
这一数据揭示了中国微流控市场的两部分特点：一方面，国际品牌在国内市场的影响力不容小觑；另一方面，国产微流控产品在逐渐崭露头角，表现出市场的竞争力。随着国内政策的支持以及企业在技术创新和研发投入上的不断加大，未来中国微流控市场有望进一步壮大。
微流控芯片相关产品中国市场销售额（Yole Developpement）
多元领域 应用实例
应用领域广泛，未来前景可观
微流控技术在时间和空间上，为分子浓度控制带来了全新的技术解决方案。随着微纳3D打印技术的迭代发展，其可快速将模型数据形成实物，具有简化步骤，缩短论证时间和开发周期等优势，为研发提供了更广阔的创新空间，可被广泛应用于航空航天、医学、农业、生物工程、材料加工、化工工业等众多领域。
- 北京航空航天大学冯林实验室
利用声波微流控从手术切除乳腺肿瘤小鼠全血中捕获CTCs，其中使用了面投影微立体光刻（PμSL）技术结合PDMS翻模技术可制备声学微流控芯片，实现循环肿瘤细胞的精准捕获。
论文链接：https://doi.org/10.1039/D1LC00628B
- 中南大学陈翔/赵爽/陈泽宇团队
使用摩方精密高精度3D打印技术nanoArch®S140制作了微流控混合器件(MMD)，实现一步式构建靶向脂质体。
论文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202205498
- 南方科技大学郭传飞课题组
基于离电传感器的指尖脉搏测试在动脉硬化中的应用。PμSL技术高精度、一体打印花生-凹槽微结构，助力于制备宽线性传感范围(0-150KPa)和高灵敏度的柔性可穿戴离子传感器，可实现脉冲波速的精准测量，有望用于临床动脉硬化的评估治疗中。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adhm.202301838
- 哈工大、华大基因、华东理工大学、斯威本科技大学等团队
构建了一种创新型微流体电化学生物传感平台，通过在微柱阵列电极上涂覆3D双金属 Pt-Pd 纳米树，实现了电化学传感灵敏度的提升。其中微柱阵列电极的制造过程主要依赖于面投影微立体光刻（PμSL）技术结合PDMS翻模技术。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114703
- 上海大学张源课题组
为了解决通过对炎症因子的检测灵敏度的限制问题，提出了一种合理有效的电化学免疫传感器件设计策略。该团队以ZIF-8@Ag NWs为电极材料，结合摩方精密nanoArch® S140设备和丝网印刷技术，开发了一种多通道的电化学免疫传感微流控芯片，用于血清中炎症因子IL-6和IL-8的联合检测。
论文链接：www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-5030-y
微纳3D打印技术有效推动了微流控技术的创新应用，包括新型材料、制造工艺、控制算法等方面的突破。微流控技术将与其他学科领域（如人工智能、生物信息学、大数据等）深度融合，推动跨学科研究和发展。这将有助于拓展微流控技术的应用范围，解决更多实际问题。
摩方精密独有的高精度、高公差控制能力的微纳3D打印设备，在微流控领域具备大量丰富的经验和技术实力，为微流控技术的发展和应用提供支持，继续深化与各领域的合作，共同拓宽微流控技术的应用边界。
