Der vielleicht größte Vorteil eines Doktoranden ist die Möglichkeit, mit Dozenten zusammenzuarbeiten, die innovative Forschung an der Spitze ihres Fachgebiets betreiben. Der Doktorand der Biomedizintechnik, Christos Michas, hat doppeltes Glück, denn sein Studienbereich an der Boston University [BU] verbindet die Arbeit der Physikerin Alice White, die den Lehrstuhl für Maschinenbau an der BU innehat, im Bereich des 3D-Drucks im Mikrobereich mit der Forschung im Labor für Gewebemikrofabrikation unter der Leitung des Biomedizintechnikers Christopher Chen.
Professor Whites bahnbrechende Forschung im Bereich des 2-Photonen-Direktlaserschreibens hat sie zur Nutzung von Nanoscribe-3D-Druckern geführt, um kleine Plattformen herzustellen, die in mikrofluidischen Geräten verwendet werden können. Michas arbeitet daran, die neuen additiven Fertigungsplattformen in die Arbeit des Chen-Labors zur Modellierung des Gefäßverhaltens einzubringen, um kranke mit gesunden Blutversorgungssystemen zu vergleichen. Das Verständnis der grundlegenden Mechanismen ist für die Behandlung einer Vielzahl von Krankheiten unerlässlich.
Die Forschung wird sich auch auf das Bio-Printing von Organen auswirken. Zwar haben Forscher verschiedene Arten von menschlichem Gewebe erfolgreich in 3D gedruckt, doch manche Gewebe lassen sich nur schwer vaskularisieren. Ohne eine gleichmäßige Blutversorgung stirbt das Gewebe und damit auch die Organe ab.
Mikrofluidikgeräte können komplexe Strukturen sein, die die Integration mehrerer winziger Teile aus unterschiedlichen Materialien erfordern. Da diese kleinen "Labore auf einem Chip" geringe Mengen an Flüssigkeit verwenden, dürfen die Verbindungen keine Lecks aufweisen.
Bei diesem Projekt druckte Michas 3D-Rohre mit Durchmessern im Bereich von 100 bis 200 Mikrometern, die an das Mikrofluidikgerät angeschlossen werden müssen. Das Design der Struktur erforderte die Herstellung spezieller Glassubstrate mit Löchern von 250 Mikrometern Durchmesser, die genau platziert wurden, um die winzigen Rohre zu verankern.
"Angesichts des hohen Präzisionsniveaus", erklärt Michas, "wussten wir, dass wir die Fertigung auslagern mussten, um die engen Spezifikationen zu gewährleisten. Potomac war in der Lage, alle unsere Anforderungen zu erfüllen, und die Teile funktionierten genau so, wie wir es erwartet hatten.
Aufgrund seiner spröden Beschaffenheit sind Risse und sogar Zersplitterung ein Problem, wenn man versucht Bearbeitung von Glas. Das Problem wird noch verschärft, wenn man auf so kleinem Raum arbeitet. Potomac hat spezielle Techniken in seine Laser-Mikrobearbeitungsprozesse integriert, um sicherzustellen, dass das Material während oder nach der Herstellung der Teile nicht beschädigt wird.
Dies ist ein besonders interessantes Mikrofluidik-Projekt, da es fortschrittliche Fertigungswerkzeuge in die Herstellung des Geräts integriert. Der 3D-Druck bietet eine einzigartige Fähigkeit, die mit subtraktiven Technologien wie der Lasermikrobearbeitung zusammenarbeitet. Wie Mike Adelstein, Präsident und CEO von Potomac, zu sagen pflegt: "Die additive Fertigung ist eine innovative Ergänzung unseres Fertigungswerkzeugkastens, die es uns ermöglicht, das beste Werkzeug für jede digitale Fertigungsaufgabe zu wählen."
