Impresoras 3d

Investigadores europeos detallan el potencial «ilimitado» de los microfluidos impresos en 3D

Investigadores europeos han revisado las aplicaciones de la impresión 3D de microfluidos en un estudio titulado «Impresión 3D funcional para chips de microfluidos».

El artículo, publicado en Advanced Science , fue escrito a la luz de los recientes avances en los sensores impresos en 3D, actuadores y otros elementos valiosos para los dispositivos microfluídicos, lo que ha hecho que el campo se aleje de los métodos de fabricación tradicionales como el moldeo de réplicas.

La microfluidos es útil porque permite reducir las aplicaciones bioquímicas de un entorno de laboratorio a un formato portátil. Según los investigadores, la impresión en 3D puede permitir una nueva generación de dispositivos microfluídicos superiores a los fabricados con los métodos tradicionales: (etiqueta__1)

«Se prevé que la adopción generalizada de la impresión en 3D en la microfluidos permitirá en última instancia la creación de una nueva generación de dispositivos cada vez más inteligentes, receptivos y autónomos, capaces de percibir su entorno y actuar sobre él de manera compleja y con menor intervención humana».

Concatenation of pneumatically controlled valves to a form a pump. Image via Functional 3D Printing for Microfluidic Chips.Concatenación de válvulas controladas neumáticamente para formar una bomba. Imagen a través de la impresión funcional en 3D para chips microfluídicos.

Impresión en 3D de chips microfluídicos, sensores, tuberías y válvulas

La microfluidos, que implica el enrutamiento y la manipulación precisa de pequeñas corrientes fluidas hacia laboratorios miniaturizados, se basa en chips microfluidos. A menudo fabricados para aplicaciones específicas, los chips microfluídicos son dispositivos complejos que tienen por objeto proporcionar una evaluación rápida y un bajo consumo tanto de reactivos como de muestras. Su pequeño tamaño los convierte en una opción atractiva tanto para entornos de laboratorio como para entornos de punto de atención (POC). (etiqueta__1)

El papel señala que la impresión en 3D se ha empleado en la fabricación de chips microfluídicos en los últimos años. Una de las razones de la adopción generalizada de la tecnología es que la impresión en 3D reduce el tiempo de transición del concepto a la realidad de los chips de microfluidos. Las tecnologías de impresión 3D típicas utilizadas para crear chips microfluídicos incluyen SLA, FDM y modelado multijet (MJM). (etiqueta__1)

Sin embargo, los investigadores afirman que los beneficios de la impresión en 3D sobre los métodos de fabricación tradicionales se hacen evidentes cuando se utilizan para crear chips con operadores funcionales, como actuadores y sensores:

«El reciente cambio a la impresión directa de elementos viene con ventajas sin precedentes para el diseño de elementos, ya que los diseños modulares de válvulas y bombas pueden ser reutilizados en dibujos digitales. Al mismo tiempo, se acelera el proceso de desarrollo de dispositivos, ya que la impresión en 3D permite probar, adaptar y crear rápidamente prototipos de varios diseños». (etiqueta__1)

«Las tecnologías de impresión en 3D en el campo de los microfluidos son innegables»

El estudio pasa a detallar los diferentes actuadores y sensores que han sido impresos en 3D dentro de los dispositivos microfluídicos. Por ejemplo, los escritores afirman que una válvula ha sido fabricada utilizando la impresión 3D de varios materiales, mientras que tradicionalmente sólo se producen con un único material. Al combinar un material flexible y un material rígido, la válvula se diferenciaba en el ancho del canal, el espesor de la membrana y la rigidez del material de la membrana. Por otra parte, los diseños de bombas que se imprimen en 3D proporcionan un flujo fluídico que se asemeja a una bomba de jeringa, ayudando a eliminar la necesidad de hardware y aumentando la accesibilidad de los microfluidos.

Centrándose en los sensores, los autores del artículo explican que sólo unos pocos han sido impresos en 3D. Los sensores en los microfluidos ayudan a los flujos de líquido a detectar los cambios ambientales, y a reaccionar a los estímulos externos e internos. Un ejemplo que los investigadores proporcionan es la bioimpresión de las células para la información sensorial. Explican cómo se utilizó una impresora 3D FDM para crear un dispositivo de control de la calidad del agua. Mientras el dispositivo imprimía, se insertaron manualmente un ánodo, un cátodo y una membrana de intercambio de protones, lo que permitió al dispositivo generar una señal cultivando bacterias electroquímicamente activas en el ánodo. (etiqueta__1)

El documento concluye con la consideración por parte de los investigadores de las ilimitadas aplicaciones de la impresión en 3D para la microfluidos: «El impacto presente y futuro de las tecnologías de impresión en 3D en el campo de la microfluidos es innegable. Al heredar las características intrínsecas de la impresión en 3D, el desarrollo de dispositivos de microfluidos se ha convertido en algo ilimitado en lo que respecta a factores como la arquitectura, el tamaño y el número de dispositivos producidos. (etiqueta__1)

«Todo esto puede lograrse actualmente mediante la impresión en 3D y su proceso de fabricación altamente automatizado que permite un grado igualmente ilimitado de reproducibilidad y personalizabilidad sobre la marcha». (etiqueta__1)

Manually controlled valves. Image via Functional 3D Printing for Microfluidic Chips.Válvulas controladas manualmente. Imagen a través de la impresión funcional en 3D para chips microfluídicos.

Otras aplicaciones microfluídicas de la impresión en 3D

Como se detalla en el papel, la impresión en 3D se ha implementado dentro de varias aplicaciones de microfluidos y ha hecho varios avances a lo largo de los años.

A principios de agosto de 2019, el Laboratorio de Fluidos Suaves de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur (SUTD) desarrolló un método sencillo para imprimir en 3D dispositivos microfluídicos integrados con componentes funcionales y de manejo de fluidos.

En marzo de 2018, los investigadores del Centro del Genoma de Nueva York (NYGC) y de la Universidad de Nueva York (NYU) crearon un instrumento de control de microfluidos de gotitas impreso en 3D de código abierto y al lado de la cama. El dispositivo representa un método barato y accesible para identificar y dirigir las células correctas para tratar enfermedades como la artritis reumatoide (AR).

«Impresión funcional en 3D para chips microfluídicos» es co-autora de Gregor Weisgrab, Aleksandr Ovsianikov y Pedro F. Costa. (etiqueta__1)

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La imagen destacada muestra válvulas controladas manualmente. Imagen a través de la impresión funcional en 3D de los chips de microfluidos.

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