3D-gedruckte Mikrofluidik: Fortschritte in Strategien, Integration und Anwendungen

Die Fähigkeit, multifunktionale Mikrosysteme zur Fluidregulation zu konstruieren, könnte erhebliche Auswirkungen auf mehrere Bereiche haben, einschließlich Chemie, Biologie, Biomedizin, Tissue Engineering und weiche Robotik, unter anderem. Der 3D-Druck gewinnt an Bedeutung als überzeugender Ansatz zur Herstellung mikrofluidischer Geräte, indem er einzigartige Möglichkeiten bietet, wie 1) schnelle Designiteration und Prototypenfertigung, 2) das Potenzial für automatisierte Herstellung und Ausrichtung, 3) die Einbeziehung zahlreicher Materialklassen innerhalb einer einzigen Plattform und 4) die Integration von 3D-Mikrostrukturen mit vorgefertigten Geräten, Sensorsystemen und nicht-planaren Substraten. Um jedoch 3D-gedruckte Mikrofluidik in Forschungs- und Handelsmaßstab weit verbreiten zu können, erfordern kritische Fragen im Zusammenhang mit Druckfaktoren, Strategien zur Gerätesintegration und der Einbeziehung mehrerer Funktionalitäten weitere Entwicklung und Optimierung. In diesem Review fassen wir wichtige Leistungskennzahlen der 3D-gedruckten Mikrofluidik zusammen und untersuchen den aktuellen Fortschritt auf diesem Gebiet, einschließlich der Tinteigenschaften, der strukturellen Auflösungen und der hierarchischen Integrationsstufen mit funktionalen Plattformen. Besonders heben wir Fortschritte in mikrofluidischen Geräten hervor, die mit thermo-härtenden Elastomeren gedruckt wurden, Druckmethoden mit erhöhten Automatisierungsgraden und Auflösungen sowie den direkten Druck von Mikrofluidiken auf verschiedenen 3D-Oberflächen. Der erhebliche Fortschritt in der Leistung und Multifunktionalität von 3D-gedruckter Mikrofluidik deutet auf eine rasch bevorstehende Ära hin, in der diese vielseitigen Geräte von Mikrofabrikationseinrichtungen entkoppelt werden könnten und auf Abruf von Benutzern in beliebigen Umgebungen mit minimaler vorheriger Schulung erstellt werden können.