Los ingenieros de la Universidad de Maryland (UMD) han creado el primer elemento de circuito de fluido impreso en 3D tan pequeño que 10 podrían descansar en el ancho de un cabello humano. El diodo garantiza que los fluidos se muevan en una sola dirección, una característica fundamental para productos como dispositivos implantables que liberan terapias directamente en el cuerpo.
El diodo microfluídico también representa el primer uso de una estrategia de impresión en tres dimensiones en 3D que rompe barreras de costo y complejidad previas que impiden los avances en áreas que van desde la medicina personalizada hasta la administración de medicamentos.
"Al igual que la reducción de los circuitos eléctricos revolucionó el campo de la electrónica, la capacidad de reducir drásticamente el tamaño de los circuitos microfluídicos impresos en 3-D establece el escenario para una nueva era en campos como la selección farmacéutica, el diagnóstico médico y los microrobóticos", dijo Ryan Sochol un profesor asistente en ingeniería mecánica y bioingeniería en la Escuela de Ingeniería A. James Clark de la UMD.
Sochol, junto con los estudiantes graduados Andrew Lamont y Abdullah Alsharhan, describieron su nueva estrategia en un artículo publicado hoy en la revista de acceso abierto Nature: Scientific Reports .
En los últimos años, los científicos han recurrido a la tecnología emergente de la nanoprinta en 3-D para construir dispositivos médicos y crear sistemas de "órgano en un chip". Pero la complejidad de empujar productos farmacéuticos, nutrientes y otros fluidos en entornos tan pequeños sin fugas, y los costos de superar esas complejidades, hicieron que la tecnología no fuera práctica para la mayoría de las aplicaciones que requieren un control preciso de los fluidos.
En cambio, los investigadores se limitaron a las tecnologías de fabricación aditiva que imprimen características significativamente más grandes que el nuevo diodo de fluido UMD.
"Esto realmente puso un límite a qué tan pequeño podría ser su dispositivo", dijo Lamont, un estudiante de bioingeniería que desarrolló el enfoque y dirigió las pruebas como parte de su investigación doctoral. "Después de todo, el circuito de microfluidos en su microrobot no puede ser más grande que el propio robot".
Lo que diferencia a la estrategia del equipo de la Escuela Clark es su uso de un proceso conocido como sol-gel, que les permitió anclar su diodo a las paredes de un canal de microescala impreso con un polímero común. La arquitectura de los minutos del diodo se imprimió directamente dentro del canal, capa por capa, desde la parte superior del canal hacia abajo.
El resultado es un diodo microfluídico 3D completamente sellado creado a una fracción del costo y en menos tiempo que los enfoques anteriores.
El fuerte sellado que lograron, que protegerá el circuito contra la contaminación y garantizará que el fluido que se empuja a través del diodo no se libere en el momento o lugar incorrecto, se fortaleció aún más mediante la remodelación de las paredes de los microcanales.
"Donde los métodos anteriores requerían que los investigadores sacrificaran el tiempo y el costo para construir componentes similares, nuestro enfoque nos permite esencialmente tener nuestro pastel y comerlo también", dijo Sochol. "Ahora, los investigadores pueden realizar sistemas de fluidos complejos de nanoprint 3-D más rápidos, más baratos y con menos mano de obra que nunca".
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