Avance en impresión 3D permite desarrollo a gran escala de diminutos dispositivos microfluídicos

Los dispositivos microfluídicos son sistemas de diagnóstico capaces de analizar pequeños volúmenes de materiales con precisión y rapidez. Estos dispositivos se utilizan en diversas aplicaciones, como el análisis de células cancerosas, la detección de fármacos, el aislamiento de células individuales y el diagnóstico en el punto de atención. Al controlar el flujo de fluidos y las condiciones de reacción a escala de microlitros o nanolitros, facilitan avances en la investigación biomédica, mejoran la precisión y la eficiencia de las pruebas diagnósticas y ofrecen soluciones de análisis portátiles en múltiples campos. Tradicionalmente, la fabricación de dispositivos microfluídicos es costosa y laboriosa, ya que implica varios pasos y requiere equipos de alta gama y entornos estériles. Ahora, un nuevo adelanto promete un método más rápido y rentable para producir estos dispositivos sin necesidad de instalaciones especializadas ni equipos costosos.

Investigadores de la Universidad de Purdue (West Lafayette, IN, EUA) han desarrollado una técnica, pendiente de patente, para fabricar dispositivos microfluídicos multinivel asequibles con dimensiones de tan solo 10 micras de profundidad y 100 micras de ancho. Para poner esto en perspectiva, una micra equivale a una millonésima parte de un metro y 10 micras a una décima parte del ancho de un cabello humano. El método del equipo aprovecha la impresión 3D, que construye objetos capa por capa, ofreciendo una alternativa más rápida y sencilla al proceso de fabricación tradicional. Si bien la fabricación por filamento fundido (FFF), una técnica de impresión 3D ampliamente utilizada, ha demostrado ser eficaz, presenta dificultades para crear canales lisos y estrechos de menos de 500 micras. El equipo está mejorando los métodos de fabricación tradicionales y la impresión 3D mediante el uso de la fotopolimerización en tina (VPP), que permite la fabricación directa de microfluídicos altamente transparentes con una resolución mucho mayor, permitiendo canales de hasta 100 micras de ancho. Un aspecto clave de su técnica implica el uso de tecnología de pantalla de cristal líquido (LCD), que emplea luz ultravioleta para solidificar el fotopolímero y facilitar el proceso de fabricación.

Una aplicación crucial de la microfluídica es el análisis unicelular, donde el ancho de los canales debe coincidir con el tamaño de cada célula. Los investigadores imprimieron con éxito un canal microfluídico capaz de formar una sola línea de células cancerosas a medida que fluían a través de él, demostrando el potencial de la tecnología para el análisis celular preciso. Además de validar este concepto mediante la creación de una sola línea de células cancerosas, el equipo también fabricó intrincadas redes microfluídicas que replican la estructura de los capilares. Asimismo, han ampliado su enfoque a la impresión 3D de dispositivos microfluídicos con canales en superficies curvas. Los resultados de esta investigación se presentaron en el Congreso y Exposición Internacional de Ingeniería Mecánica de ASME, lo que subraya el potencial de este innovador método para revolucionar la fabricación de dispositivos microfluídicos en diversas industrias.

“Nuestros próximos pasos de desarrollo son unir los dispositivos microfluídicos impresos en 3D con la microfluídica 2D convencional, que puede combinar las ventajas tanto de la impresión 3D como de la nanofabricación 2D”, dijo Huachao Mao, profesor asistente de tecnología de ingeniería en el Instituto Politécnico de Purdue, quien lidera el equipo de investigación.

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