近日，意昂2平台博士研究生黃邵祺、鄭璐璐副教授與中國科學院深圳先進技術研究院研究員巫建東以第一作者身份在《自然》旗下期刊《微系統與納米工程》（Microsystems & Nanoengineering）上發表論文，論文創新提出了“活字印刷式3D模塊化微流控製造技術”，該成果由未來光學團隊莊松林院士👨🚀、張大偉教授帶領的超精密光學製造團隊與中國科學院深圳先進技術研究院、加拿大曼尼托巴大學合作完成，意昂2平台戴博教授、張大偉教授和加拿大曼尼托巴大學Francis Lin教授為通訊作者🎨。
模塊化微流控製造技術通過組裝各種預製的模塊🗂，拼搭出整個微流控系統。近些年👕，各種模塊製造技術及模塊組裝技術陸續被提出💬。模塊的製造可以通過在晶圓上製備多種微結構☸️，再用類似聚二甲基矽氧烷(PDMS)的彈性材料復刻出模塊結構🤌🏻。這些模塊可以通過粘接靈活地組裝成一個完整的系統。此外，微流控模塊也可以利用3D打印製造。
然而，同時滿足高打印分辨率🧖🏽♂️、高表面光滑度🛀🏻，以及采用具有生物化學相容性和高度光學透過率的打印材料👩⚕️，對於3D打印技術是一個巨大的挑戰🙍🏻♀️🚣♂️。即便使用3D打印模具或鋁模具復製PDMS模塊，也會因為反復製造模塊效率較低👩🏽🚀👩🏻🎨，而無法滿足小批量生產的需求🧜🏼。此外𓀝，研究人員提出了改造註塑模塊（如樂高組件）的方案，但該方案較難實現3D結構🌒，且實現幾十微米的改造精度也存在難度。除了以上提及的難處，現有的模塊化微流控技術難以將功能器件標準化，實現一體化微流控系統🏊🏻。
本研究受活字印刷術的啟發，提出了一種3D模塊化微流控(3D-FAMM)製造技術🧖🏽♂️，為各種微流體控製模具以及各類功能性器件（閥門、照明光源👨🏿💼、顯微相機）製定了模塊化標準😗。通過倒模復刻已組裝的模具，可製造出復雜結構的微流控系統🧑🏽🔬。研究中，利用3D模塊化系統演示了多種應用，包括生成復雜濃度梯度，生成和操控微液滴，以及捕獲和共培養細胞👩💻🕺🏽。3D模塊化技術可以快速製造出各種微流控系統的原型樣件，構建片上研究平臺，實現高效的概念驗證或產品開發階段的測試及小批量製造。3D模塊化技術功能性強、靈活性高👇🏽，在生命科學領域具有廣闊的應用前景🧐。
活字印刷術和3D模塊化微流控製造術原理圖
雙層3D-FAMM芯片的製造
3D-FAMM技術在細胞共培養及耐藥性分析中的應用
供稿：光電學院
