3D打印微流控技术突破，自动化快速诊断新方案-深圳欣博盛生物科技有限公司

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3D打印微流控技术突破，自动化快速诊断新方案

发布日期：2025-09-22

编辑：市场部

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在医疗资源紧缺或突发公共卫生事件中，快速、准确的诊断手段对于疾病的及时诊治至关重要。然而，传统的纸基微流控分析装置在多步骤检测流程中的应用仍面临诸多制造与操作上的挑战。本文展示了通过3D打印技术，成功开发的一种基于毛细管驱动的微流控装置，为低成本、一次性、自动化的快速诊断提供了全新解决方案。

研究方法

1. 创新制造：3D打印构建微流控平台

研究团队利用商用3D打印设备，优化打印参数，制造出具备精确毛细管润湿性能的三维微流控结构。该技术无需外部泵或复杂仪器，即可实现流体在三维通道中的自主运输，显著简化了设备制造流程。

2. 材料优化：PMMA粉末构建多孔结构

选用聚甲基丙烯酸甲酯（Poly(methyl methacrylate) ，PMMA）粉末作为构建材料，其具备良好的生物相容性与亲水性。通过特定配方制备的粘合剂，可将PMMA颗粒精准粘合，形成稳定的多孔结构，为流体传输提供理想的微环境。

PMMA粉末构建多孔结构

3. 结构设计：一体化三维通道网络

借助3D打印技术，研究人员设计并制造出集成化三维通道系统，实现流体在设备内部的自主流动，无需后续组装，极大提升了制造效率与结构一致性。

实验成果

1. 微观结构精准可控

通过高分辨率X射线CT扫描，测得设备整体孔隙率为41.2±4.1%，平均孔径与喉径分别为24.7 μm与4.4 μm，为毛细管驱动提供理想结构基础。

2. 润湿特性精准控制

利用X射线CT分析，测得流动通道内亲水PMMA颗粒间隙孔隙的平均水接触角为68°，符合预期润湿性能。采用Bosanquet对Washburn模型的修正形式，可以很好地拟合3D打印部件中的毛细渗透行为，拟合度高达0.997，验证了模型对实际流体行为的高预测性。

3. 多步骤ELISA全自动完成

在该3D打印微流控平台上，研究团队成功实现了完整的多步骤酶联免疫吸附试验（ELISA）流程，包括样本加载、洗涤、检测抗体结合、酶标结合物引入及显色反应，全过程无需人工干预，实现真正意义上的自动化检测。

应用前景与挑战

1. 技术优势

● 快速迭代：从数字模型到物理样机转换迅速，支持个性化设计

● 成本低廉：材料经济，制造工艺简便，适合大规模部署

● 无需组装：一体化打印成型，减少人为误差与生产环节

2. 面临挑战

尽管实验结果令人鼓舞，但在实际临床应用前仍需解决以下问题：

● 提高检测灵敏度与特异性

● 优化复杂样本（如全血、唾液）处理能力

● 验证设备在不同环境下的稳定性与重复性

3. 分布式制造潜力

3D打印技术为分布式诊断设备的制造提供了新的路径，特别适用于偏远地区或应急响应场景。通过本地打印生产，可有效降低对进口设备的依赖，提升基层诊断能力。

原文：3D Printing of Monolithic Capillarity‐Driven Microfluidic Devices for Diagnostics - Achille - 2021 - Advanced Materials - Wiley Online Library

ATHENS为本研究所提供的产品：天然人源IgE

产品名称: IgE, human myeloma plasma, kappa

货号: 16-16-090705-M-Kappa

用途: 用于评估3D打印微流控设备在多步骤ELISA检测中的性能，验证其在IgE定量检测中的准确性与稳定性，为过敏性疾病的快速诊断提供新平台。

关于ATHENS

Athens Research & Technology公司（ART），自1986年成立以来，已近40年专注于生产优质天然蛋白质，致力于为体外诊断（IVD）行业及研究人员提供高纯度、高活性的产品。我们的制造流程严格，质量承诺值得信赖，确保客户能够依赖我们的蛋白质开发可靠、准确的诊断试剂，满足当今医疗保健的迫切需求。