类器官芯片、肿瘤微流控模型是当前生物医药前沿赛道,但高精度微流控模具加工一直是制约科研突破的卡点。上海交通大学王晓林团队依托普利生MP-100-6L微纳3D打印机完成芯片模具高精度制备,研发出可模拟三维血管、肿瘤微环境的多层微流控平台,在《Bio-Design and Manufacturing》上发表题为《Multilayered microfluidic platform for three-dimensional vascularized organ-on-a-chip applications》的研究论文,为高通量抗癌药物筛选、血管生理机制研究提供全新标准化工具。
传统器官芯片多为单层结构,在模拟复杂人体组织微环境时存在明显局限。上海交通大学王晓林团队此次提出的多层微流控平台,通过三大创新设计实现了突破:
平台采用PDMS顶层+PET多孔膜+PDMS底层的三层结构。多孔膜不仅作为物理屏障防止水凝胶泄漏,还能利用毛细作用实现凝胶自填充,5秒内即可完成100%图案化效率,彻底解决了传统毛细爆裂阀在高灌注流速下凝胶泄漏的行业难题。
研究团队成功在芯片上复现了三种关键血管化过程:
血管生成:HUVECs在组织腔室内自组装形成管腔化血管网络
血管新生:基质细胞旁分泌效应诱导内皮细胞出芽生长
肿瘤血管化:模拟肿瘤微环境中的血管生成与药物响应
通过"圣诞树"结构浓度梯度发生器,平台可同时测试5种不同药物浓度,实现抗癌药物(如索拉非尼)的剂量依赖性疗效评估,为临床前药物筛选提供了高效、可靠的体外模型。
在这一高水平研究中,芯片模具的制造正是采用了普利生MP-100-6L微纳3D打印机。该设备的高精度加工能力,为研究团队快速验证芯片设计、优化结构参数提供了坚实保障。
普利生MP-100-6L搭载自主研发的亚像素微扫描技术(SMS),光学精度达到5μm。该技术采用全幅面一次性曝光成型,成型效率大幅提升。打印层厚可在5-80μm范围内灵活调节,充分满足微流控芯片对高精度、复杂三维结构的制造需求。
✅ 2μm级光学精度,还原生命微观结构
普利生自主研发的亚像素微扫描技术(SMS),最高实现2μm打印精度,尺寸公差控制在±5μm内。对于器官芯片中10μm级微流道、微柱、微孔等精细结构,能够精准还原,确保细胞培养环境的生理相似性。
✅ 无拼接全幅面曝光
传统精密3D打印采用分区域曝光、拼接成型,易产生拼接缝隙和尺寸错位。普利生SMS技术通过面阵曝光与亚像素级光斑控制,实现大幅面无拼接一体成型,打印效率是同等精度设备的百倍,单日产能可达20片以上。
✅ 灵活适配多元材料,满足科研定制需求
支持光敏树脂、陶瓷等多种材料打印,可根据研究需求灵活定制芯片结构。论文中采用的PDMS软光刻翻模工艺,正是基于普利生打印的高精度树脂模具实现。
✅ 全国产化设备,打破技术垄断
普利生MP系列微纳3D打印机已实现全国产化,从根本上解决了微纳制造领域"卡脖子"问题。
基于普利生微纳3D打印技术制造的器官芯片,正在多个生物医学前沿领域展现巨大价值:
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当复杂的微流道结构、精密的器官芯片模型从图纸变为实物,普利生微纳3D打印正在帮助越来越多的科研团队打破制造瓶颈,加速创新进程。