Mikrofluidik är manipulation och studier av submikroskopiska liter vätskor. Teknik som använder mikrofluidik finns inom många tvärvetenskapliga områden, allt från teknik till biologi. Experiment kan utföras på en enhet som är ungefär lika stor som ett dollarmynt, minska mängden reagens som används, avfall som produceras, och de totala kostnaderna. Experiment kan utföras exakt på mikroskalanivåer, ger reducerade reaktionstider och förbättrad kontroll över reaktionsbetingelserna.

Nuvarande guldstandard för tillverkning av mikrofluidiska enheter är mjuk litografi, där elastomermaterial gjuts på en form gjord i ett renrum. Trots flera önskvärda egenskaper för att tillverka mikrofluidiska kanaler, dock, mjuk litografi är en manuell process som är svår att automatisera. Vanligtvis, mjuk litografi har en design-till-prototyp-cykel på några dagar.

3D-tryckning framträdde som ett attraktivt alternativ till mjuk litografi. Inte bara kan 3D-skrivare göra design till verkliga prototyper i timmar, den senaste introduktionen av billiga 3D-skrivare gör 3D-utskrift mer tillgänglig generellt för forskare. Nuvarande 3D-utskriftsteknik för tillverkning av mikrofluidiska enheter har några begränsningar, nämligen;

• tillgängligt material för 3D-utskrift (t.ex. optisk transparens, flexibilitet, biokompatibilitet),
• uppnåeliga dimensioner av mikrokanaler med kommersiella 3D-skrivare,
• integration av 3D-tryckta mikrofluidik med funktionella material eller substrat.

För att övervinna dessa utmaningar, forskare från Singapore University of Technology and Design (SUTD) Soft Fluidics Lab har utvecklat en alternativ metod för att tillämpa 3D-utskrift för tillverkning av mikrokanaler. Forskarna använde direkt bläckskrivning (DIW) 3D-utskrift av snabbhärdande silikontätningsmedel för att snabbt tillverka mikrofluidiska enheter på olika substrat (t.ex. glas, plast, och membran). Utformningen av fluidiska kanaler bestäms av det mönstrade silikontätningsmedlet, medan de övre och nedre transparenta substraten tjänar till att täta kanalerna. Användningen av transparenta substrat gör det möjligt för forskarna att avbilda kanalen med hjälp av ett mikroskop. Denna metod tillåter också tillverkning av mikrofluidiska kanaler som är dynamiskt justerbara i dimensioner, som fungerade som små kanaler såväl som avstämbara flödesmotstånd.

"Genom att kontrollera avståndet mellan de övre och nedre substraten, vi kunde exakt minska kanalbredden upp till cirka 30 mikron. Denna laterala dimension av kanalerna skulle vara svår att uppnå om kommersiellt tillgängliga 3-D-skrivare användes, "sa huvudförfattaren Terry Ching, en doktorand från SUTD:s pelare för teknisk produktutveckling.

"Vår metod att applicera DIW 3-D-utskrift tillåter direkt mönstring av mikrokanaler i huvudsak på vilket plant underlag som helst", säger biträdande professor Michinao Hashimoto, projektets huvudutredare.

Teamet visade också att det är enkelt att mönstra silikonbarriärer direkt på ett kretskort (PCB), omedelbart integrera elektroder i mikrokanalerna som skulle fungera som flödessensorer i realtid. Snabb integration av halvgenomsläppliga membran till mikrokanaler för odling av keratinocytceller påvisades.