瑞典隆德大學JankoKajtez博士及其團隊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裝置。該方法具有更高的裝置設計自由度，避免了手動后處理的需要，同時提高了系統的生物相容性。
圖1.3D打印的軟光刻技術，用于復雜的分區微流體神經裝置
分區微流體神經裝置是神經微環境研究中的常用工具。它被廣泛用于研究突觸可塑性、軸突損傷和轉運、病毒感染、神經回路形成以及疾病過程。此種裝置的制造方法是軟光刻法，這是一種原型技術，即將軟彈性體聚二甲基硅氧烷(PDMS)從光蝕刻主模具復制成型。然而，此種方法需要用鋒利的工具手工切割單個零件，這一步驟限制了整體的再現性，可能破壞微觀結構，并導致整體失調。因此，傳統的軟光刻法不適用于實現具有高縱橫比壁和明確微結構的開室設計。
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建隔室微流控設備的設計。b）使用標準光刻技術來制作具有復制微通道和開放隔室特征的母模。c）該設備是通過將PDMS直接3D打印在母模上制成的。d）將單個裝置從母模上剝離，并固定在蓋玻片上，然后在隔室中播種并分化細胞。e）健康的神經元在設備上生成，并通過微通道陣列相互連接。該設備設計允許直接光學和物理訪問目標細胞。
圖3.具有復雜設計的制造設備：a）圖像顯示了包含用于三種設備設計的母模的硅片：“大腦”設備，同心圓設備和軸切術設備。每種設計的一種設備都經過3D打印，而其他模具則留空，以便可視化與最終產品相比的起點。b）制成的設備的照片。將彩色墨水倒入每個隔室中，以證明各個隔室之間的物理分離。c）隔室壁橫截面的反明場圖像。尺寸線的藍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圖像。β-微管蛋白III，一種微管元件，幾乎只存在于神經元中；左：隔室中間神經元的高倍熒光圖像；右：通過微通道延伸投影的神經元的高倍熒光圖像。
近日，瑞典隆德大學JankoKajtez博士及其團隊開發了一種新型的用于制造微流體裝置的增材制造技術，并將其命名為3D打印軟光刻法。該方法在保留了傳統軟光刻法的優點的同時，最小化了設備的手動后處理，增加了設計可能性，簡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打印軟光刻法能夠實現跨尺度特性精確的快速成型，以及實現了將新材料引入軟光刻法的可能性。為了驗證這種新制造方法的潛力，作者利用快速成型方法進行微觀結構設計，來制造人類神經干細胞模擬黑質紋狀體通路，并通過此設計限度地增加了中腦腹及前腦背兩個室間多巴胺能投射物的單向生長。
該裝置不僅為帕金森病（PD）的體外研究提供了平臺，更展示了3D打印軟光刻法在神經科學中的通用性。
*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
