Немецкие и швейцарские ученые продемонстрировали результаты опытов по производству микрожидкостных систем из кварцевого стекла с использованием 3D-печати методом мультифотонной литографии. Диаметр внутренних каналов в некоторых образцах составляет всего семь микрон.

В опытах принимают участие ученые Фрайбургского университета, Швейцарской высшей технической школы Цюриха и Вюрцбургского университета. Техническую поддержку оказывает компания Nanoscribe GmbH, занимающаяся производством аддитивного оборудования по технологии мультифотонной литографии и предоставившая 3D-принтер Photonic Professional GT. Принцип работы таких систем в целом аналогичен лазерной стереолитографии, но отличается сверхвысоким разрешением ценой низкой производительности.

Но больше — не всегда лучше, и сборную научную команду интересует возможность производства стеклянных микрожидкостных систем сложной формы для химических и фармацевтических лабораторий. Методика носит комбинированный характер, несколько схожий с литьем по выжигаемым моделям. На первом этапе ученые используют 3D-принтер для печати фотополимерной мастер-модели, повторяющей заданную структуру внутренних каналов. После этого модель заливают нанокомпозитным материалом — наночастицами диоксида кремния в органическом связующем веществе, также отверждаемом ультрафиолетовым излучением.

Затем следует термическая обработка: сначала при 600ºС для выжигания полимерной основы и связующего, а затем при 1300ºС и под давлением 5 х10−2 мбар для удаления остатков полимера и спекания кремнезема в стекло. В ходе опытов ученым удалось получить образцы лабораторных микрожидкостных систем с каналами диаметром всего в семь микрон. В случае с образцом, полученным по мастер-модели на заглавной иллюстрации, линейная усадка составила 26,3%.

Справедливости ради отметим, что ученые исследуют сразу несколько вариантов формирования каналов с помощью удаляемых структур: помимо 3D-печати фотополимерных мастер-моделей рассматривается укладка нейлоновых нитей, печать гидрогелями, а также электроспиннинг поликапролактоном. Исследования пока что носят экспериментальный характер, но ученые планируют сделать методику коммерчески доступной после того, как будут выработаны все нюансы.

Доклад научной команды опубликован по этой ссылке.

Источник