用于3D打印惯性及微滴微流控系统的加压光固化技术

《Lab on a Chip》：Pressurized photobonding for 3D-printed inertial and droplet microfluidics

微流控技术通过小尺度流体动力学革新了科学工业应用，但传统加工材料存在局限。本研究提出基于3D打印的"压敏固化"技术，利用商用立体光刻机实现亚100微米通道精度，通过均匀压力与紫外线固化获得高强度、耐溶剂的粘合结构。成功应用于可扩展步进式乳化器、月牙形粒子制造和惯性聚焦喷嘴，解决了PDMS等传统材料的几何复杂度低、机械强度弱、化学兼容性差等问题，为流式细胞术、微粒子制造等领域的创新设计提供高效可扩展的解决方案。

　　

微流控技术通过在小尺度上利用流体动力学原理，彻底改变了科学和工业应用领域。然而，制造技术的局限性仍然阻碍了其可扩展性和设计灵活性。本研究介绍了一种基于3D打印的新制造方法，称为“压固法”（press-cure），该方法利用市售的立体光刻打印机制造出具有高分辨率、强结合力和耐溶剂性的微流控器件。通过对3D打印部件施加均匀压力并进行紫外线固化处理，压固法能够实现小于100微米的通道尺寸、可靠的连接结构，并在超过300 psi的压力下保持结构的完整性。我们通过多个微流控应用实例展示了该技术的多功能性，包括用于生成液滴的可扩展式步进乳化器、新月形颗粒的制备以及惯性聚焦喷嘴等。与PDMS等传统制造材料相比，压固法克服了这些材料的局限性，提供了更高的几何复杂性、机械强度和化学兼容性。这种易于实现且可扩展的方法扩展了增材制造在微流控领域的应用能力，为流式细胞术、微粒制备和基于液滴的分析等领域的创新设计奠定了基础。