Impression 3D de systèmes microfluidiques avec la technologie PolyJet
La microfluidique est une discipline qui se concentre sur l’étude et la manipulation de petits volumes de fluides via des canaux microscopiques. Ce domaine pluridisciplinaire trouve des applications en chimie analytique, en ingénierie et dans le secteur médical. Les progrès récents dans ce domaine ont conduit à la création de microsystèmes appelés dispositifs de laboratoire sur puce (LOC), capables de regrouper plusieurs fonctions de laboratoire dans un seul appareil compact, mesurant de quelques millimètres à quelques centimètres carrés.
Grâce aux canaux microfluidiques, ces microsystèmes présentent divers avantages, tels que la possibilité de réaliser des analyses poussées à partir de faibles quantités de liquide. Cependant, la fabrication traditionnelle de ces dispositifs reste coûteuse et complexe, nécessitant plusieurs étapes. Habituellement, le processus débute avec une plaquette de silicium recouverte d’une résine photosensible, durcie à l’aide de lumière UV, puis recouverte d’un polymère comme le PDMS. Ce procédé, qui dure environ 8 heures, rend difficile la production en série de puces identiques. De plus, ces puces sont fragiles et peuvent facilement s’abîmer ou se décoller.
Présentation de l’application
Des chercheurs des départements de chimie de l’université de Saint Louis et d’ingénierie biomédicale de l’université d’État du Michigan estiment que la technologie PolyJet™ est prometteuse pour simplifier la fabrication de dispositifs microfluidiques. Contrairement aux méthodes traditionnelles qui demandent beaucoup de temps et de main-d’œuvre, l’impression 3D via PolyJet offre une alternative plus rapide, personnalisable et reproductible. Un des principaux avantages de cette technologie est qu’elle surmonte les contraintes des procédés classiques. Grâce à sa haute résolution, l’impression 3D PolyJet permet de réaliser rapidement des géométries complexes nécessaires à la microfluidique, comme les petits canaux fermés, tout en supprimant des étapes telles que le durcissement par UV et la superposition de couches.
En utilisant une imprimante PolyJet, l’équipe a pu fabriquer une puce microfluidique en moins de 30 minutes. Bien que l’impression 3D de dispositifs microfluidiques présente habituellement des défis, la technologie PolyJet résout des problèmes clés, notamment la qualité de surface, la transparence optique et la diversité des matériaux disponibles. Grâce à sa haute résolution, PolyJet permet la fabrication de véritables canaux microfluidiques (125 x 54 μm), y compris des structures complexes comme des canaux en serpentin. De plus, les imprimantes PolyJet offrent des capacités multi-matériaux, offrant une variété de textures et de niveaux de transparence, essentiels pour certains dispositifs nécessitant une détection optique.
Pour la couche de recouvrement de leur puce, l’équipe a utilisé le matériau VeroClear™, un acrylique translucide, tandis que pour les ports et les connexions avec l’extérieur, ils ont employé le matériau Tango+, de type caoutchouc, permettant de créer des tubes étanches basés sur la pression.
Les chercheurs ont également constaté que les matériaux PolyJet conviennent parfaitement à l’analyse d’échantillons biologiques complexes ainsi qu’à l’analyse optique de petites molécules. L’utilisation de cette technologie permet de concevoir des dispositifs microfluidiques plus durables, faciles à reproduire et à fabriquer que ceux créés par les méthodes conventionnelles. Les résultats de leurs recherches ont été publiés dans les revues Analytical Chemistry et Analyst, disponibles en ligne.
