近日，來(lái)自不來(lái)梅大學(xué)微型傳感器、致動(dòng)器和系統(tǒng)(IMSAS)研究所的科學(xué)家們發(fā)明了一種全新的微流道混合方式，即通過(guò)堆疊彼此交替的液流來(lái)減少擴(kuò)散長(zhǎng)度，并提出了微流控混合的新概念：多級(jí)互換式混合器。

科學(xué)家們使用Nanoscribe公司的3D打印系統(tǒng)，將自由形式3D微流控混合元件集成到預(yù)制的晶圓級(jí)二維微流道中。該微型混合器可以處理高達(dá)100微升/分鐘的高流速樣品，適用于藥物和納米顆粒制造，快速化學(xué)反應(yīng)、生物學(xué)測(cè)量和分析藥物等各種不同應(yīng)用。

上圖：在預(yù)制的二維微流道中3D打印制作壁厚約為2μm的螺旋狀結(jié)構(gòu)三級(jí)微流控混合器。圖片來(lái)自于Martin Oellers, Frieder Lucklum and Michael J. Vellekoop, University of Bremen

通過(guò)使用Nanoscribe的Photonic Professional打印系統(tǒng)制作的微流控元件完全嵌入進(jìn)預(yù)制的二維微流道系統(tǒng)中，換句話(huà)說(shuō)，科學(xué)家們運(yùn)用3D微納加工技術(shù)將自由形式的3D微流體混合器直接做成微流體芯片。每個(gè)微納混合器都能在30秒內(nèi)制作完成，從而確保了在一小時(shí)內(nèi)完成加工整個(gè)晶圓。這要?dú)w功于Nanoscribe的3D微納加工技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)混合器的快速制作，即從電腦模型設(shè)計(jì)（CAD）到打印樣品的一步式操作流程。

當(dāng)雙光子聚合原理應(yīng)用到傳統(tǒng)光刻技術(shù)

互換式混合器是通過(guò)基于雙光子聚合原理（2PP）的Nanoscribe光刻系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)制作的。DY步，使用SU-8光刻膠在硅晶圓上利用光刻技術(shù)制作二維微通道系統(tǒng)；第二步，運(yùn)用雙光子聚合技術(shù)將3D混合器元件集成到開(kāi)放式為通道中；打印結(jié)束后在顯影階段將殘留的未聚合材料沖洗掉，除去通道中所有抗蝕劑殘留物；ZH，通過(guò)將聚二甲基硅氧烷（PDMS）片壓在微通道的頂部來(lái)密封微流體裝置。

三級(jí)微納混合器在微通道中的頂視圖。螺旋狀互換式結(jié)構(gòu)標(biāo)記為紅色。圖片來(lái)自于Martin Oellers, Frieder Lucklum andMichael J. Vellekoop, University of Bremen

這種制造方法將3D微納結(jié)構(gòu)集成到了預(yù)制的晶圓級(jí)二維微流體通道中，突出了傳統(tǒng)光刻和雙光子聚合技術(shù)的WM兼容性和ZY性能。研究人員能夠利用系統(tǒng)的高設(shè)計(jì)自由度和超高精度的特點(diǎn)，將復(fù)雜形狀的3D微流體混合器定位到二維微流體通道中。

SEM圖片來(lái)自于: Martin Oellers, Frieder Lucklum and Michael J. Vellekoop, University of Bremen

相關(guān)文獻(xiàn)：

On-chip mixing of liquids with swap structures written by two-photon polymerization

網(wǎng)址：https://link.springer.com/article/10.1007/s10404-019-2309-8

研究團(tuán)隊(duì)：

Institute for Microsensors, - actuators and -systems (IMSAS) –University of Bremen