La microfluidica è la manipolazione e lo studio di litri di fluidi submicroscopici. Le tecnologie che utilizzano la microfluidica si trovano in molti campi multidisciplinari che vanno dall'ingegneria alla biologia. Gli esperimenti possono essere eseguiti su un dispositivo delle dimensioni approssimativamente di una moneta da un dollaro, riducendo la quantità di reagenti utilizzati, rifiuti prodotti, e i costi complessivi. Gli esperimenti possono essere condotti con precisione a livelli di microscala, offrendo tempi di reazione ridotti e un migliore controllo sulle condizioni di reazione.

L'attuale gold standard per la fabbricazione di dispositivi microfluidici è la litografia morbida, dove i materiali elastomerici sono colati su uno stampo fabbricato in una camera bianca. Nonostante le molteplici caratteristiche desiderabili per fabbricare canali microfluidici, però, la litografia morbida è un processo manuale difficile da automatizzare. Tipicamente, la litografia morbida ha un ciclo dal design al prototipo di pochi giorni.

La stampa 3D è emersa come un'interessante alternativa alla litografia morbida. Non solo le stampanti 3D possono trasformare il design in veri e propri prototipi funzionanti nell'ordine delle ore, la recente introduzione di stampanti 3D a basso costo rende la stampa 3D più accessibile in generale ai ricercatori. Le attuali tecnologie di stampa 3D per la fabbricazione di dispositivi microfluidici hanno alcune limitazioni, vale a dire;

• materiali disponibili per la stampa 3D (es. trasparenza ottica, flessibilità, biocompatibilità),
• dimensioni ottenibili dei microcanali da stampanti 3D commerciali,
• integrazione di microfluidica stampata in 3D con materiali o substrati funzionali.

Per superare queste sfide, i ricercatori del Soft Fluidics Lab della Singapore University of Technology and Design (SUTD) hanno sviluppato un metodo alternativo per applicare la stampa 3D per la fabbricazione di microcanali. I ricercatori hanno applicato la stampa 3D di scrittura diretta a inchiostro (DIW) di sigillante siliconico a polimerizzazione rapida per fabbricare rapidamente dispositivi microfluidici su vari substrati (ad esempio vetro, plastica, e membrane). Il design dei canali fluidici è determinato dal sigillante siliconico modellato, mentre i substrati trasparenti superiore e inferiore servono a sigillare i canali. L'uso di substrati trasparenti consente ai ricercatori di visualizzare il canale utilizzando un microscopio. Questo metodo consente anche la fabbricazione di canali microfluidici che sono dinamicamente sintonizzabili nelle dimensioni, che fungevano da piccoli canali e resistori di flusso sintonizzabili.

"Controllando la distanza tra i substrati superiore e inferiore, siamo stati in grado di ridurre con precisione la larghezza del canale fino a circa 30 micron. Questa dimensione laterale dei canali sarebbe difficile da ottenere se si utilizzassero stampanti 3D disponibili in commercio, " ha detto l'autore principale Terry Ching, uno studente laureato del pilastro Sviluppo prodotti ingegneristici di SUTD.

"Il nostro approccio per applicare la stampa 3D DIW consente la modellazione diretta di microcanali essenzialmente su qualsiasi substrato piatto", ha affermato l'assistente professore Michinao Hashimoto, il ricercatore principale del progetto.

Il team ha anche dimostrato la facilità di modellare le barriere in silicone direttamente su un circuito stampato (PCB) standard. integrando immediatamente elettrodi nei microcanali che funzionerebbero come sensori di flusso in tempo reale. È stata dimostrata la rapida integrazione delle membrane semipermeabili ai microcanali per la coltura delle cellule dei cheratinociti.