Interfacciare i sistemi biologici usando la microfluidica

UTK: Studente di dottorato esplora l’intersezione di stampa 3D, microfluidica e bioprinting

L’Università del Tennessee dello studente di dottorato di Knoxville , Peter Golden Shankles, presenta la sua tesi su ” Interfacciare i sistemi biologici usando la microfluidica “, discutendo il nuovo campo popolare della microfluidica e gli strumenti stampati 3D che lo spingono avanti – per questo progetto e molti altri recentemente pure. La stampa 3D consente una maggiore autosostenibilità in laboratorio poiché i ricercatori possono creare strumenti per esperimenti e reazioni chimiche da soli, ma occorre anche prestare attenzione a come tali tecnologie influenzino le trasformazioni chimiche e influenzino i sistemi biologici.

Poiché i microfluidici sono usati più frequentemente con i sistemi di sintesi proteica privi di cellule (CFPS), i ricercatori solitamente creano tubi per sperimentare le reazioni. Come sottolinea l’autore, di solito è facile, ma altri studi hanno dimostrato un successo migliore con “hardware di reazione ingegnerizzato”. In questo studio, i ricercatori mirano a iniziare a utilizzare la microfluidica e le membrane su scala nanometrica per ridurre le distanze in diffusione e mantenere le reazioni più a lungo con una migliore aggiunta di membrane microfluidiche e su scala nanometrica. Il successo in questa ricerca potrebbe avere conseguenze in applicazioni come la medicina, quando si mescolano le dosi di medicine.

I ricercatori coinvolti nella microfluidica hanno iniziato a utilizzare la stampa 3D a causa della facilità nella creazione di componenti, rapidamente e con una riduzione esponenziale dei costi di produzione. La disponibilità di stampanti 3D ha fatto una grande differenza, insieme al quoziente di accessibilità, ma devono essere apportati ulteriori miglioramenti. La stampa 3D FDM è stata anche alla base della creazione di dispositivi senza la necessità di stampi. La microfluidica stampata in 3D è anche un meccanismo popolare nella bioprinting oggi, con l’uso di idrogel usati nell’ingegneria dei tessuti.

Microfluidica 3D. Utilizzando le funzionalità 3D del software basato sulle funzionalità, sono stati stampati dei ponti per creare un disegno sovrapposto con tre canali da una vista offset (a) e laterale (b). (d) Vista dall’alto – i canali sovrapposti rimangono separati l’uno dall’altro. (c) Vista laterale: la struttura a ponte si solleva dal piano del vetrino. La vista espansa mostra la direzione di stampa per le strutture a ponte. (e) La struttura microfabricated insieme ad un inserto delle camere con ogni canale indipendente l’uno dall’altro. (f) Mostra strutture stampate in 3D che collegano canali e sovrapposizioni per semplificare il controllo del dispositivo.

“Il campo della microfluidica stampata in 3D sta crescendo al punto che sostanziali scoperte biologiche sono state fatte con i dispositivi stampati e hanno fornito un percorso alla commercializzazione della microfluidica che è più semplice degli approcci basati su PDMS”, afferma Shankles. “La maggior parte delle materie plastiche utilizzate nella stampa 3D può essere stampata a iniezione, fornendo una strada più semplice per la commercializzazione rispetto ad altre tecniche.

“All’interno della microfluidica ci sono una pletora di tecniche disponibili per scienziati e ingegneri in modo che l’attenzione possa essere restituita alla biologia e rispondere a domande che sono fuori dalla portata delle tecniche tradizionali”.

Shankles fa il punto ovvio che i ricercatori dovrebbero capire il corretto ‘aspetto della natura’ da copiare per avere successo nelle piattaforme microfluidiche, oltre a rendersi conto che i dosaggi attuali richiedono spesso più delle interazioni con una sola misurazione della densità o dell’attività biochimica – e anche il più elementare i sistemi possono richiedere un setup più complicato di quanto inizialmente realizzato; tuttavia, Shankles vede le nuove scoperte della stampa 3D come un potenziale per il futuro.

“La piattaforma qui presentata fornisce una via per espandere gli studi di co-coltura e basarsi su studi genomici per verificare le interazioni proposte in un modo trattabile che preservi il quorum percependo 70 comportamenti mentre fornisce risorse per comprendere più profondamente gli effetti della comunicazione chimica tra specie e comunità, “Ha concluso Shankles.

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