瑞典隆德大學(xué)JankoKajtez博士及其團(tuán)隊(duì)提出了一種混合添加劑制造方法，用于制造開放式、分隔有序的微流體神經(jīng)裝置。該方法具有更高的裝置設(shè)計(jì)自由度，避免了手動(dòng)后處理的需要，同時(shí)提高了系統(tǒng)的生物相容性。

圖1.3D打印的軟光刻技術(shù)，用于復(fù)雜的分區(qū)微流體神經(jīng)裝置

分區(qū)微流體神經(jīng)裝置是神經(jīng)微環(huán)境研究中的常用工具。它被廣泛用于研究突觸可塑性、軸突損傷和轉(zhuǎn)運(yùn)、病毒感染、神經(jīng)回路形成以及疾病過程。此種裝置最常用的制造方法是軟光刻法，這是一種原型技術(shù)，即將軟彈性體聚二甲基硅氧烷(PDMS)從光蝕刻主模具復(fù)制成型。然而，此種方法需要用鋒利的工具手工切割單個(gè)零件，這一步驟限制了整體的再現(xiàn)性，可能破壞微觀結(jié)構(gòu)，并導(dǎo)致整體失調(diào)。因此，傳統(tǒng)的軟光刻法不適用于實(shí)現(xiàn)具有高縱橫比壁和明確微結(jié)構(gòu)的開室設(shè)計(jì)。

圖2.3D打印的軟光刻工藝的圖形表示：a）在圖形編輯軟件中創(chuàng)建隔室微流控設(shè)備的設(shè)計(jì)。b）使用標(biāo)準(zhǔn)光刻技術(shù)來制作具有復(fù)制微通道和開放隔室特征的母模。c）該設(shè)備是通過將PDMS直接3D打印在母模上制成的。d）將單個(gè)裝置從母模上剝離，并固定在蓋玻片上，然后在隔室中播種并分化細(xì)胞。e）健康的神經(jīng)元在設(shè)備上生成，并通過微通道陣列相互連接。該設(shè)備設(shè)計(jì)允許直接光學(xué)和物理訪問目標(biāo)細(xì)胞。

圖3.具有復(fù)雜設(shè)計(jì)的制造設(shè)備：a）圖像顯示了包含用于三種設(shè)備設(shè)計(jì)的母模的硅片：“大腦”設(shè)備，同心圓設(shè)備和軸切術(shù)設(shè)備。每種設(shè)計(jì)的一種設(shè)備都經(jīng)過完全3D打印，而其他模具則留空，以便可視化與最終產(chǎn)品相比的起點(diǎn)。b）制成的設(shè)備的照片。將彩色墨水倒入每個(gè)隔室中，以證明各個(gè)隔室之間的物理分離。c）隔室壁橫截面的反明場(chǎng)圖像。尺寸線的藍(lán)色部分表示壁上印有墊片墨水的部分。紅色部分表示墻上印有隔室墨水的肋狀部分。d）隔室壁底面上的圖案化波浪形微通道的明場(chǎng)圖像。β-微管蛋白III，一種微管元件，幾乎只存在于神經(jīng)元中；左：隔室中間神經(jīng)元的高倍熒光圖像；右：通過微通道延伸投影的神經(jīng)元的高倍熒光圖像。

近日，瑞典隆德大學(xué)JankoKajtez博士及其團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型的用于制造微流體裝置的增材制造技術(shù)，并將其命名為3D打印軟光刻法。該方法在保留了傳統(tǒng)軟光刻法的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，最小化了設(shè)備的手動(dòng)后處理，增加了設(shè)計(jì)可能性，簡(jiǎn)化了高縱橫比特征的制造，并且可以通過控制彈性體的沉積減少PDMS的含量。此外，3D打印軟光刻法能夠?qū)崿F(xiàn)跨尺度特性精確的快速成型，以及實(shí)現(xiàn)了將新材料引入軟光刻法的可能性。為了驗(yàn)證這種新制造方法的潛力，作者利用快速成型方法進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，來制造人類神經(jīng)干細(xì)胞模擬黑質(zhì)紋狀體通路，并通過此設(shè)計(jì)最大限度地增加了中腦腹及前腦背兩個(gè)室間多巴胺能投射物的單向生長(zhǎng)。

該裝置不僅為帕金森?。?/span>PD）的體外研究提供了平臺(tái)，更展示了3D打印軟光刻法在神經(jīng)科學(xué)中的通用性。

*原文信息：Kajtez, J., et al., 3D‐Printed Soft Lithography for Complex Compartmentalized Microfluidic Neural Devices. Adv. Sci. 2020, 2001150.

https://doi.org/10.1002/advs.202001150