zhiyongz 2025年3月7日，来自普渡大学理工学院工程的技术助理教授毛华超及其团队利用大桶光聚合(VPP) 3D 打印技术发明了一种制造经济型多层微流控装置的创新方法，这些装置深度只有 10 微米，宽度只有 100 微米。这项正在申请专利的创新技术无需高端设备或洁净室环境，即可快速、经济地制造微流体设备，对生物医学、环境检测、地质学、制造业和其他领域的研究人员大有裨益。
在紫外光下，使用 Huachao Mao 的 3D 打印创新技术在普渡大学增材和智能制造实验室打印的微流体装置的特写图。（普渡大学照片/约翰·奥马利）
毛教授表示，大桶光聚合（VPP）技术极大改进了传统的制造方法和 3D 打印技术。他说：“VPP 可以直接制造高透明度的微流体，分辨率更高，通道宽度可达到 100 微米。VPP 中一种新兴的方法是使用液晶显示器 (LCD) 技术，该技术利用紫外线来促进光聚合物固化过程。”毛教授向普渡大学技术商业化创新办公室披露了这项创新成果，该办公室已申请专利以保护该知识产权。有意开发或商业化该成果的行业合作伙伴请联系物理科学 OTC 业务开发和许可经理 Parag Vasekar，邮箱地址为psvasekar@prf.org，跟踪代码为69871。有关该项创新的研究已在ASME 国际机械工程大会和博览会上分享。
△普渡大学增材和智能制造实验室使用 Huachao Mao 的 3D 打印创新技术打印出一件小型复杂物品。（普渡大学照片/约翰·奥马利）
微流体装置和传统制造
微流体设备是一种诊断系统，可快速准确地分析少量材料。应用包括癌细胞分析、药物筛选、环境测试、地质学、制造、单细胞分离和即时诊断。通过在微升或纳升尺度上精确控制流体流动和反应条件，这些设备加速了生物医学研究，提高了诊断测试的准确性和速度，并为各个领域提供了便携式测试解决方案。
毛说：“制造微流体设备的传统方法成本高昂且耗时，制造过程需要几个步骤，需要高端设备和洁净室环境。”3D 打印通过逐层添加来构建物体，比制造微流体设备的传统工艺更快、更简单。熔融长丝制造（FFF）是一种流行的 3D 打印方法，但实现宽度小于 500 微米的光滑狭窄通道仍然是一个挑战。
△普渡大学工程技术学院博士后研究助理单玉洁和工程技术助理教授毛华超准备使用 3D 打印机打印微流体装置样品。（普渡大学照片/约翰·奥马利）
普渡大学的制造创新
毛教授表示：“微流控技术的一个关键应用是单细胞分析，这需要通道宽度与细胞大小相当。我们成功打印出一种微流控通道，当癌细胞流过时，它可以形成一条癌细胞线。这清楚地表明了我们的技术在细胞分析方面的潜力。”除了通过形成单株癌细胞来验证创新技术外，毛教授及其团队还制作了复杂的微流体通道网络，以模拟毛细管中的连接。此外，他们还扩展了 3D 打印曲面微流体装置的方法。
毛教授说：“我们下一步的发展目标是将 3D 打印微流体设备与传统的 2D 微流体设备结合起来，这样可以结合 3D 打印和 2D 纳米制造的优势。”
△普渡大学增材和智能制造实验室使用 Huachao Mao 的 3D 打印创新技术打印出一个小型、复杂的光学镜头。照片来源：普渡大学/John O'Malley。