Druk 3D szansą na jeszcze szybszy rozwój mikrosystemów. Prognozy są obiecujące. W niedalekiej przyszłości będziemy je tworzyć w domowym zaciszu. Wszystko dzięki badaniom zespołu dr. hab. inż. Rafała Walczaka „Badania technologii i właściwości monolitycznych i hybrydowych struktur mikrofluidycznych wykonanych metodą druku 3D”.
Początki łatwe nie były. W chwili rozpoczęcia prac brakowało kompleksowego opisu właściwości druku 3D dla potrzeb wytwarzania oraz badania struktur mikrofluidycznych i mikrosystemów. Dlaczego? Powód był prosty. Żadna z dostępnych na rynku drukarek nie była przeznaczona do wytwarzania tak miniaturowych struktur. Dla zobrazowania, wielkość tych struktur mieści się w zakresie od kilku mikrometrów do kilku milimetrów, a zatem jest porównywalna do średnicy i długości ludzkiego włosa.
Do czego służą te mikrosystemy? Generują i zarządzają przepływami w zakresie nano- i pikolitrów. Umożliwiają prowadzenie chemicznych i biochemicznych reakcji w mikroskali, i to w o wiele krótszym czasie niż w przypadku tradycyjnych metod analitycznych. Kolejnym plusem tego rozwiązania jest cena. Miniaturyzacja pozwala prowadzić badania w dowolnej lokalizacji, a nie jak dawniej w wyspecjalizowanych laboratoriach przy użyciu kosztownego sprzętu. Dlatego układy te nazywane są popularnie „laboratoriami na chipie”.
Specyfika tych mikrostruktur wymagała doboru techniki druku 3D oraz jej pełnej charakteryzacji i adaptacji do potrzeb wytwarzania, tak by możliwe było określenie ram wykorzystania metody strumieniowego druku 3D do formowania struktur mikrofluidycznych. Cel został osiągnięty. Naukowcy zgromadzili wiedzę i umiejętności, które pozwoliły na formowanie polimerowych i hybrydowych mikrostruktur o określonej biokompatybilności, z możliwością ich integracji z elektronicznymi i optoelektronicznymi podzespołami.
To rozwiązanie może znaleźć zastosowanie zarówno w nauce, jak i w przemyśle – mikromembrany, mikrobelki, mikrozębatki. Być może wkrótce przysłuży się przeciętnemu Kowalskiemu, który sam wydrukuje mikrosystem użyty potem do prostej diagnostyki krwi czy moczu. A to wszystko w domowym zaciszu.
Bartłomiej Jendrzok
