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3D printing enables the rapid prototyping of modular microfluidic devices for particle conjugation
Applied Materials Today ( IF 7.2 ) Pub Date : 2020-06-18 , DOI: 10.1016/j.apmt.2020.100726
Steven A. Vasilescu , Sajad Razavi Bazaz , Dayong Jin , Olga Shimoni , Majid Ebrahimi Warkiani

Antibody micro/nano-particle conjugates have proven to be essential tools in many diagnostic and nanomedicine applications. However, their production with homogenous coating and in a continuous fashion remains a tedious, labor-intensive, and costly process. In this regard, 3D micromixer-based microfluidic devices offer significant advantages over existing methods, where manipulating the flow in three dimensions increases fluid contact area and surface disruption, facilitating efficient mixing. While conventional softlithography is capable of fabricating simple 2D micromixers, complications arise when processing 3D structures. In this paper, we report the direct fabrication of a 3D complex microchannel design using additive manufacturing for the continuous conjugation of antibodies onto particle surfaces. This method benefits from a reduction in cost and time (from days to hours), simplified fabrication process, and limited post-processing. The flexibility of direct 3D printing allows quick and easy tailoring of design features to facilitate the production of micro and nanoparticles conjugated with functional antibodies in a continuous mixing process. We demonstrate that the produced antibody-functionalized particles retain their functionality by a firm and specific interaction with antigen presenting cells. By connecting 3D printed micromixers across the conjugation process, we illustrate the role of 3D printed microchannels as modularized components. The 3D printing method we report enables a broad spectrum of researchers to produce complex microfluidic geometries within a short time frame.



中文翻译:

3D打印可实现模块化微流控设备的快速原型制作,以实现粒子结合

抗体微/纳米粒子偶联物已被证明是许多诊断和纳米医学应用中必不可少的工具。然而,它们以均匀的涂层并且以连续的方式进行生产仍然是乏味,劳动密集且昂贵的过程。在这方面,基于3D微混合器的微流体设备相对于现有方法具有明显优势,其中以三维方式操纵流动会增加流体接触面积和表面破坏,从而促进有效混合。尽管常规的软光刻技术能够制造简单的2D微型混合器,但在处理3D结构时却会产生复杂性。在本文中,我们报告了使用增材制造技术将3D复杂微通道设计直接制造为将抗体连续偶联到颗粒表面上的过程。这种方法受益于成本和时间(从几天到几小时)的减少,简化的制造过程以及有限的后处理。直接3D打印的灵活性允许快速轻松地调整设计特征,以利于在连续混合过程中生产与功能抗体偶联的微颗粒和纳米颗粒。我们证明了产生的抗体功能化的粒子通过与抗原呈递细胞的牢固而特异性的相互作用保留了它们的功能。通过跨共轭过程连接3D打印的微型混合器,我们说明了3D打印的微型通道作为模块化组件的作用。我们报告的3D打印方法使广泛的研究人员能够在短时间内产生复杂的微流体几何形状。简化了制造过程,并限制了后处理。直接3D打印的灵活性允许快速轻松地调整设计特征,以利于在连续混合过程中生产与功能抗体偶联的微颗粒和纳米颗粒。我们证明了产生的抗体功能化的粒子通过与抗原呈递细胞的牢固而特异性的相互作用保留了它们的功能。通过跨共轭过程连接3D打印的微型混合器,我们说明了3D打印的微型通道作为模块化组件的作用。我们报道的3D打印方法使广泛的研究人员能够在短时间内产生复杂的微流体几何形状。简化了制造过程,并限制了后处理。直接3D打印的灵活性允许快速轻松地调整设计特征,以利于在连续混合过程中生产与功能抗体偶联的微颗粒和纳米颗粒。我们证明了产生的抗体功能化的粒子通过与抗原呈递细胞的牢固而特异性的相互作用保留了它们的功能。通过跨共轭过程连接3D打印的微型混合器,我们说明了3D打印的微型通道作为模块化组件的作用。我们报告的3D打印方法使广泛的研究人员能够在短时间内产生复杂的微流体几何形状。直接3D打印的灵活性允许快速轻松地调整设计特征,以利于在连续混合过程中生产与功能抗体偶联的微颗粒和纳米颗粒。我们证明了产生的抗体功能化的粒子通过与抗原呈递细胞的牢固而特异性的相互作用保留了它们的功能。通过跨共轭过程连接3D打印的微型混合器,我们说明了3D打印的微型通道作为模块化组件的作用。我们报告的3D打印方法使广泛的研究人员能够在短时间内产生复杂的微流体几何形状。直接3D打印的灵活性允许快速轻松地调整设计特征,以利于在连续混合过程中生产与功能抗体偶联的微颗粒和纳米颗粒。我们证明了产生的抗体功能化的粒子通过与抗原呈递细胞的牢固而特异性的相互作用保留了它们的功能。通过跨共轭过程连接3D打印的微型混合器,我们说明了3D打印的微型通道作为模块化组件的作用。我们报道的3D打印方法使广泛的研究人员能够在短时间内产生复杂的微流体几何形状。我们证明了产生的抗体功能化的粒子通过与抗原呈递细胞的牢固而特异性的相互作用保留了它们的功能。通过在整个共轭过程中连接3D打印的微混合器,我们说明了3D打印的微通道作为模块化组件的作用。我们报告的3D打印方法使广泛的研究人员能够在短时间内产生复杂的微流体几何形状。我们证明了产生的抗体功能化的粒子通过与抗原呈递细胞的牢固而特异性的相互作用保留了它们的功能。通过跨共轭过程连接3D打印的微型混合器,我们说明了3D打印的微型通道作为模块化组件的作用。我们报告的3D打印方法使广泛的研究人员能够在短时间内产生复杂的微流体几何形状。

更新日期:2020-06-18
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