En el campo del diagnóstico de enfermedades y la investigación biomédica, el análisis unicelular es una herramienta clave para analizar la heterogeneidad celular. Los métodos tradicionales de análisis unicelular, como el Microscopio óptico o la citología de flujo, a menudo tienen dificultades para satisfacer las necesidades de investigación de alto rendimiento y alta sensibilidad debido a restricciones como operaciones complejas, alto costo o fuerte invasión. Como método no invasivo, monitoreable en tiempo real y con alto potencial de flujo, la tecnología de espectrometría de resistencia y dieléctrico (id) se ha convertido en una vía técnica importante para el análisis unicelular. El principio es que cuando las células o partículas pasan por un campo eléctrico generado por un electrodo en un microcanal, perturban el campo eléctrico y producen señales eléctricas correspondientes a sus propias características eléctricas y ubicación espacial. Sin embargo, en un campo eléctrico no uniforme, si las partículas se desplazan en la dirección vertical, afectará significativamente la simetría de la distribución del campo eléctrico, lo que dará lugar a una distorsión de la amplitud de la señal, reduciendo así la precisión y repetibilidad de la detección.

Para resolver este problema, proviene deEl equipo de investigación conjunto de la Universidad de Manchester y la Universidad de Melbourne ha diseñado un chip microfluídico impreso en 3D que integra la estructura de la boquilla para lograr un enfoque hidrodinámico tridimensional ajustable a través de un flujo de vaina de dos etapas.El estudio toma“Foco de flujo de precisión en microcanales impresos en 3D para espectroscopia de impedancia mejorada”Título, publicado en revistas internacionalesSensores y actuadores B: químicosArriba.

El núcleo de este innovador chip microfluídico radica en su estructura única de boquilla, que puede elevar activamente el flujo de muestra por encima de la parte inferior del microcanal, evitando efectivamente la interacción no específica entre partículas y la pared del canal. Combinando la restricción de flujo de vaina de arriba hacia abajo y el efecto de enfoque de la Sección de contracción aguas abajo, el sistema realiza el posicionamiento preciso tridimensional de las partículas al pasar por el área de detección.La tecnología de fabricación clave para lograr esta compleja estructura tridimensional es la tecnología de litografía micro - estereoscópica de proyección facial de precisión Mo Fang (p μsl) y la tecnología de Impresión 3D solidificada por luz de precisión compuesta.El equipo de investigación adoptaMicroarch de precisión mozambiqueña ® El sistema de Impresión 3D d1025 (precisión: 10 & 25 micras) ha formado con éxito un chip integrado de microfluídico multiescala que contiene una boquilla de radio de 120 micras, un canal principal de 800 micras de ancho y una Sección de contracción de 100 micras de ancho de una sola vez, utilizando resina htl como material.

Como se muestra en la figura 1, al ajustar la relación de flujo q2 / qt, las partículas pueden ser empujadas con precisión cerca del electrodo sin depender de canales poco profundos o configuraciones complejas del electrodo. Esta tunabilidad permite al sistema adaptarse a diferentes escenarios de aplicación, desde el análisis celular hasta las pruebas químicas, mostrando una excelente adaptabilidad.

Además, la figura 2 detalla el mecanismo del enfoque de fluidos tridimensionales. El sistema adopta una estrategia de enfoque en tres etapas: primero, el flujo de vaina F1 se combina con la boquilla para lograr un enfoque lateral y parcialmente vertical; En segundo lugar, el flujo de vaina superior F2 mejora la restricción vertical; Por último, la Sección de contracción aguas abajo consolida el efecto de enfoque general. Esta configuración garantiza que las partículas siempre estén cerca de los electrodos coplanares al pasar por el área de detección, optimizando así la adquisición de señales.

A través de imágenes fluorescentes y experimentos de espectrometría de resistencia, el equipo de investigación verificó la eficiencia del enfoque. La figura 3 muestra los resultados de la simulación, revelando el efecto de la estructura del microcanal en la hidrodinámica. Cuando la relación de flujo q1 / QS cambia de 0,99 a 100, el ancho de enfoque se puede ajustar entre 0,07 y 0,65 veces el ancho del canal, lo que refleja la Alta ajustabilidad. Al mismo tiempo, el enfoque vertical se cuantifica a través del microscopio de enfoque común, lo que muestra que a q2 / Qt = 0,9, la distancia entre las partículas y el electrodo puede reducirse por debajo de 10 micras, lo que mejora significativamente la calidad de la señal.

La parte experimental utiliza microesferas fluorescentes como sistema modelo para lograr el posicionamiento de partículas ajustando la proporción de flujo de vaina bajo la condición de que el flujo total se fije en 100 μl / min. Los resultados de la imagen de fluorescencia de la figura 4 muestran intuitivamente el efecto de enfoque lateral y vertical. Con el aumento de q2 / qt, la altura del flujo de partículas disminuye gradualmente y el ancho aumenta ligeramente, pero la región de contracción compensa efectivamente esta difusión, asegurando que las partículas se mantengan estrechamente concentradas dentro de la región de detección. Este diseño logra un rango dinámico de tamaños de flujo de enfoque de 71 × 70,5 a 121 × 10,95 micras en un canal de 300 micras, adecuado para múltiples tamaños de partículas.

En la caracterización eléctrica, la amplitud de la señal de resistencia cambia con la posición vertical de las partículas, y la simulación coincide muy bien con los datos experimentales. La figura 5 muestra la configuración y los resultados de la medición, cuando q2 / Qt = 0,9, la relación señal - ruido alcanza un pico de 17,38 DB y la variabilidad de la señal es baja. El análisis estadístico muestra diferencias significativas entre todas las condiciones de tráfico, destacando la importancia de optimizar el enfoque vertical. Este descubrimiento proporciona una base confiable para la citología de resistencia, que permite una detección de alta precisión sin depender de un reprocesamiento complejo.

En este estudio, la capacidad de fabricación de precisión múltiple de Mo Fang permite que la compleja estructura de la boquilla y la zona de contracción se formen de una sola vez, evitando los complejos pasos de alineación y Unión necesarios para la tecnología tradicional de litografía multicapa, lo que no solo simplifica el proceso de fabricación, sino que también mejora la integridad y La integración funcional del dispositivo, proporcionando flexibilidad geométrica y capacidad de verificación de prototipos rápidos para el diseño de chips de control de microflujo.

Microarch de doble precisión como nivel de alta tecnología de precisión de Mozambique®Los equipos de la serie dual (d0210, d1025) han logrado de manera innovadora una impresión de conmutación de diferentes precisiones tanto en la misma capa (dirección del eje xy) como en diferentes capas (dirección del eje z), y todavía mantienen una capacidad de control de alta precisión y tolerancia súper alta, con un nuevo sistema de ajuste horizontal automático, que hace que la impresión 3D industrial sea más inteligente, estable y eficiente. En términos de escala de impresión, la serie logra una capacidad de mecanizado de precisión de escala cruzada de 2 micras a 100 mm x 100 mm x 50 mm, rompiendo las limitaciones sinérgicas de la fabricación tradicional en tamaño y precisión. En el campo de la creación rápida de prototipos, esta capacidad es biomedicina, electrónica de precisión,5GLa investigación y el desarrollo innovadores en industrias de alta precisión como las comunicaciones y los semiconductores proporcionan nuevas soluciones con respuesta de alta velocidad, iteración flexible y reducción significativa de costos y eficiencia.

A medida que la medicina de precisión avanza hacia una nueva etapa de diagnóstico y tratamiento individualizado, mofang Precision continúa aumentando la inversión en investigación y desarrollo, dedicada a promover la evolución de la tecnología de Impresión 3D micro - nano a un nivel superior. En el futuro, mofang Precision desempeñará un papel clave en un campo de vanguardia más amplio proporcionando soluciones de fabricación de precisión con alta precisión y alta capacidad de personalización, desde equipos médicos personalizados hasta sensores personalizados, desde microelementos ópticos hasta sistemas de control de microfluídicos, proporcionando un apoyo clave para la exploración científica y la modernización industrial.