Le applicazioni biomediche sono state il campo più stimolante ed entusiasmante per la microfluidica, ovvero volumi di liquido molto piccoli che scorrono attraverso canali che vanno da minuscoli capillari a "condutture" da 1 mm. Lo sviluppo di nuovi farmaci, studi genetici , diagnosi point-of-care e analisi rapide di aria e acqua per la presenza di tossine e patogeni sono solo alcune delle aree in cui è in corso lo sviluppo di prodotti microfluidici e in cui è necessaria una prototipazione rapida. Un tipico prototipo di sistema microfluidico è costituito da una struttura di movimentazione dei fluidi con canali in miniatura, pozzetti, strutture di miscelazione e porte di connessione che sono accoppiate a micropompe esterne, microvalvole, moduli elettronici e moduli di attuazione e analisi simili. La struttura di movimentazione dei fluidi è diversa in quasi ogni applicazione e la prototipazione e l'ottimizzazione in fase iniziale del sistema spesso richiedono la costruzione di piccole quantità di diversi progetti.
Con il rapido aumento delle complessità di progettazione dei sistemi "lab-on-a-chip", gli ingegneri stanno ora prendendo in considerazione la configurazione multistrato per i dispositivi microfluidici come un'opzione interessante che può completare un numero maggiore di analisi sullo stesso ingombro di un dispositivo monostrato con coperchio sigillato. Il concetto di base in queste progettazioni è che uno o più passaggi di analisi possono essere eseguiti all'interno di ogni strato del dispositivo e diversi strati sono interconnessi tramite piccoli fori passanti. Potomac ha recentemente aggiunto questa capacità di microfabbricazione alla sua cassetta degli attrezzi digitale per offrire ai suoi clienti le tecnologie di fabbricazione microfluidica più rapide e convenienti.
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.
L'allineamento e la saldatura degli strati sono fasi critiche nella fabbricazione di dispositivi multistrato. L'uso di strati di adesivo sensibile alla pressione (PSA) per la saldatura e la sigillatura è la tecnica più semplice ed economica disponibile. La saldatura adesiva offre inoltre una semplice integrazione di materiali standard non simili o persino non convenzionali in applicazioni microfluidiche. In questo approccio, gli strati di materiali adesivi di grado medico vengono prima modellati con precisione dal laser UV per consentire l'interconnessione tra gli strati del dispositivo. Questi fogli adesivi vengono quindi allineati e laminati tra gli strati del dispositivo. Viene inoltre seguita una fase finale di post-elaborazione speciale per i chip saldati con PSA per migliorare la qualità e la resistenza della saldatura. Il processo di sigillatura e saldatura adesiva è ulteriormente semplificato dall'uso di nastri adesivi appositamente formulati e disponibili in commercio che vengono utilizzati nel processo di tornitura rapida di Potomac. Potomac offre anche varie tecnologie di saldatura alternative, tra cui la saldatura assistita da solvente, la saldatura termica e la saldatura laser, a seconda dei materiali e dei vincoli imposti dall'applicazione microfluidica finale.
Questo lavoro di sviluppo in corso è in linea con altri servizi di microfabbricazione Potomac volti a fornire ai progettisti approcci rapidi e a basso costo per fabbricare strutture di flusso microfluidiche. I progettisti sono ora in grado di esplorare rapidamente nuovi concetti in configurazioni multistrato tramite fabbricazione digitale di progetti personalizzati sviluppati sui loro computer, inviati tramite Internet e fabbricati in materiali microfluidici popolari. Potomac continua a offrire servizi di microfabbricazione completi che aiutano i suoi clienti a sviluppare processi di prototipazione e produzione adatti per i loro nuovi progetti microfluidici.
