Las aplicaciones biomédicas han sido el campo más desafiante y emocionante para la microfluídica, es decir, volúmenes muy pequeños de líquido que fluyen a través de canales que van desde diminutos capilares hasta "tuberías" de 1 mm. El desarrollo de nuevos medicamentos, estudios genéticos , diagnósticos en el punto de atención y análisis rápidos de aire y agua para detectar la presencia de toxinas y patógenos son solo algunas de las áreas en las que se está desarrollando un producto microfluídico y en las que se necesita un prototipado rápido. Un prototipo típico de sistema microfluídico consiste en una estructura de manejo de fluidos con canales en miniatura, pozos, estructuras de mezcla y puertos de conexión que están acoplados a microbombas externas, microválvulas, módulos electrónicos y módulos de actuación y análisis similares. La estructura de manejo de fluidos es diferente en casi todas las aplicaciones, y el prototipado y la optimización del sistema en las primeras etapas a menudo requieren la construcción de pequeñas cantidades de varios diseños.
Con el rápido aumento de la complejidad del diseño de los sistemas de “laboratorio en un chip”, los ingenieros están considerando ahora la configuración multicapa para dispositivos microfluídicos como una opción interesante que puede completar una mayor cantidad de análisis en el mismo espacio que un dispositivo de una sola capa con cubierta sellada. El concepto básico de estos diseños es que se pueden realizar uno o varios pasos de análisis dentro de cada capa del dispositivo, y las diferentes capas están interconectadas a través de pequeños orificios pasantes. Potomac ha agregado recientemente esta capacidad de microfabricación a su caja de herramientas digital para ofrecer las tecnologías de fabricación microfluídica más rápidas y rentables a sus clientes.
The fabrication process utilizes a CAD drawing of the device submitted by the designer that is also used down in the road for quality control purposes. Potomac closely works with the customers to provide the drawings that can readily be used with applicable micro-fabrication systems. Depending on the specific design requirements, various available microfabrication tools such as lasers, micro-CNC, hot embossing, 3D printing, PDMS casting, etc. are used to process individual layers. Microfluidic components, for example microchannels as small as ~25µm in width and/or depth and via holes starting from <10µm in diameter, are patterned and finally the layers are cut into the desired contour. Quality control of the individual layers is also performed before integration that involves measurement of critical dimensions such as microchannel width, depth, and/or spacing and verification that channels and holes are free of contaminants and fine debris.
La alineación y la unión de las capas son pasos críticos en la fabricación de dispositivos multicapa. El uso de capas de adhesivo sensible a la presión (PSA) para la unión y el sellado es la técnica disponible más sencilla y rentable. La unión adhesiva ofrece además una integración sencilla de materiales estándar no similares o incluso no convencionales en aplicaciones microfluídicas. En este enfoque, las capas de materiales adhesivos de grado médico se modelan primero con precisión mediante láser UV para permitir la interconexión entre las capas del dispositivo. A continuación, estas láminas adhesivas se alinean y se laminan entre las capas del dispositivo. También se sigue un paso de posprocesamiento especial final para chips unidos con PSA para mejorar la calidad y la resistencia de la unión. El proceso de sellado y unión adhesiva se simplifica aún más mediante el uso de cintas adhesivas especialmente formuladas y disponibles comercialmente que se utilizan en el proceso de entrega rápida de Potomac. Potomac también ofrece varias tecnologías de unión alternativas, incluidas la unión asistida por disolventes, la unión térmica y la soldadura láser, según los materiales y las limitaciones impuestas por la aplicación microfluídica final.
Este trabajo de desarrollo en curso está en línea con otros servicios de microfabricación de Potomac destinados a proporcionar a los diseñadores enfoques rápidos y de bajo costo para fabricar estructuras de flujo microfluídico. Los diseñadores ahora pueden explorar rápidamente nuevos conceptos en configuraciones de múltiples capas mediante la fabricación digital de diseños personalizados desarrollados en sus computadoras, enviados por Internet y fabricados en materiales de microfluídica populares. Potomac continúa ofreciendo servicios de microfabricación de servicio completo que ayudan a sus clientes a desarrollar procesos de producción y creación de prototipos adecuados para sus nuevos diseños microfluídicos.
