近日，來自不來梅大學微型傳感器、致動器和系統(IMSAS)研究所的科學家們發明了一種全新的微流道混合方式，即通過堆疊彼此交替的液流來減少擴散長度，并提出了微流控混合的新概念：多級互換式混合器。

科學家們使用Nanoscribe公司的3D打印系統，將自由形式3D微流控混合元件集成到預制的晶圓級二維微流道中。該微型混合器可以處理高達100微升/分鐘的高流速樣品，適用于藥物和納米顆粒制造，快速化學反應、生物學測量和分析藥物等各種不同應用。

上圖：在預制的二維微流道中3D打印制作壁厚約為2μm的螺旋狀結構三級微流控混合器。圖片來自于Martin Oellers, Frieder Lucklum and Michael J. Vellekoop, University of Bremen

通過使用Nanoscribe的Photonic Professional打印系統制作的微流控元件完全嵌入進預制的二維微流道系統中，換句話說，科學家們運用3D微納加工技術將自由形式的3D微流體混合器直接做成微流體芯片。每個微納混合器都能在30秒內制作完成，從而確保了在一小時內完成加工整個晶圓。這要歸功于Nanoscribe的3D微納加工技術，可以實現混合器的快速制作，即從電腦模型設計（CAD）到打印樣品的一步式操作流程。

當雙光子聚合原理應用到傳統光刻技術

互換式混合器是通過基于雙光子聚合原理（2PP）的Nanoscribe光刻系統來實現制作的。DY步，使用SU-8光刻膠在硅晶圓上利用光刻技術制作二維微通道系統；第二步，運用雙光子聚合技術將3D混合器元件集成到開放式為通道中；打印結束后在顯影階段將殘留的未聚合材料沖洗掉，除去通道中所有抗蝕劑殘留物；ZH，通過將聚二甲基硅氧烷（PDMS）片壓在微通道的頂部來密封微流體裝置。

三級微納混合器在微通道中的頂視圖。螺旋狀互換式結構標記為紅色。圖片來自于Martin Oellers, Frieder Lucklum andMichael J. Vellekoop, University of Bremen

這種制造方法將3D微納結構集成到了預制的晶圓級二維微流體通道中，突出了傳統光刻和雙光子聚合技術的WM兼容性和ZY性能。研究人員能夠利用系統的高設計自由度和超高精度的特點，將復雜形狀的3D微流體混合器定位到二維微流體通道中。

SEM圖片來自于: Martin Oellers, Frieder Lucklum and Michael J. Vellekoop, University of Bremen

相關文獻：

On-chip mixing of liquids with swap structures written by two-photon polymerization

網址：https://link.springer.com/article/10.1007/s10404-019-2309-8

研究團隊：

Institute for Microsensors, - actuators and -systems (IMSAS) –University of Bremen