Колектив вчених з Університету Бригама Янга (США) запропонував метод 3D-друку для створення мікрофлюїдних «лабораторій-на-чіпі» з рекордно тонкими каналами. Завдяки технології DLP («цифрової обробки світла») і ретельному підбору матеріалу для друку автори домоглися стовідсоткового виходу при створенні каналів перерізом 18 20 квадратних мікрон - в 10 разів меншої площі, ніж вдавалося досі. Дослідження опубліковано в спеціалізованому журналі з мікрофлюїдики .Мікрофлюїдика - це область, в рамках якої вивчають поведінку рідин в каналах товщиною порядку мікрон. Завдяки своїм невеликим розмірам мікрофлюїдні пристрої дозволяють проводити складні багатостадійні маніпуляції з рідинами і поміщеними в них об'єктами (клітинами, бульбашками, частинками, краплями) за допомогою чіпів розміром в кілька міліметрів. Звідси і назва найпопулярніших мікрофлюїдних пристроїв - «лабораторії на чіпі». У порівнянні з макросистемами - звичними «трубами» і порівняно товстими (міліметровими) капілярами - в мікрофлюїдиці дещо змінюється поведінка рідини. Наприклад, велику роль відіграє в'язкий опір і властивості поверхні. Окрему проблему являє собою виробництво тонких каналів, адже як і в мікроелектроніці, кожен чіп складається з численних «доріжок» (каналів для рідин) з «перехрестями», клапанами і ділянками з особливою формою і рельєфом стінок. Для створення мікрофлюїдних систем традиційно використовуються методи м'якої літографії, але останнім часом набирає популярність і 3D-друк. Однак досі їй не вистачало точності і дозволу, щоб всерйоз змагатися з літографією. Автори нової роботи створили свою модифікацію комерційного 3D-принтера і підібрали специфічний матеріал для друку, в результаті чого змогли домогтися рекордного дозволу.
Як матеріал стінок у мікрофлюїдиці зазвичай використовуються полімери, які утворюються з рідкого розчину в ході фотополімеризації. Для цього кожен шар, нанесений під час друку, необхідно опромінювати світлом з певною довжиною хвилі. При цьому освітлені ділянки шару застигнуть і стануть стінками, а неосвітлені потім змиються, і в цьому місці залишиться «порожнеча», тобто сам канал. Щоб точно висвітлювати тільки необхідні ділянки шару, автори скористалися методом DLP, який широко використовується в проекторах, як домашніх, так і промислових. У цих пристроях встановлена система призм і дзеркал, яка створює необхідну послідовність пікселів у кожному зображенні. Джерелом світла в роботі послужив світлодіод з довжиною хвилі 385 нанометрів, що нижче зазвичай використовуваних 405 нанометрів - це дозволило розглянути більший спектр матеріалів, придатних для друку.
Особливу увагу автори приділили світлопоглинаючій добавці, яка вирішувала одну з головних проблем тривимірного друку мікроканалів. Уявіть, що принтер тільки що надрукував шар, в якому є порожнеча (канал), а наступний шар повинен бути суцільним (верхньою кришкою, наприклад). При освітленні «пікселя», розташованого над порожнечею, світло може проникнути в попередній шар, в результаті чого замість порожнечі ви отримаєте стінку. Щоб цього уникнути, і додається фотопоглинаюча добавка, яка не дає світлу проникати далі, ніж того потрібно. Фотопоглинаючу речовину автори відбирали з 20 кандидатів, яких порівнювали за 6 критеріями: розчинність в основному матеріалі, спектр поглинання (сумісність з джерелом світла), критична температура, механічна міцність після полімеризації зразка, здатність до флуоресценції (паразитна і непотрібна в даній роботі) і забезпечувана роздільна здатність друку, тобто глибина проникнення світла. Після такого відбору вчені залишили лише одну речовину - NPS (2-нітрофеніл феніл сульфід).
Для того, щоб протестувати готовий метод, автори надрукували кілька типових мікрофлюїдних систем: «змійку», а також канал з великим співвідношенням сторін по вертикалі - 25 мікрон на ширину і 3 міліметри на висоту. Вчені також оцінили ширину одного «пікселя» в площині друку - 7,6 мікрон, а мінімально досяжний переріз каналу склав 18 20 квадратних мікрон. У статті наголошується, що методи літографії дозволяють домагатися і менших значень, однак вони позбавлені багатьох можливостей тривимірного друку, наприклад, створення повноцінних 3D-пристроїв, в яких канали не лежать в одній площині. Спектр застосування тривимірного друку на сьогоднішній день залишається дуже широким: від мікрофлюїдики і друку органів до будівництва будівель. Точно так само великий і діапазон використовуваних матеріалів: крім пластику відомі системи для друку металом або склом.