{"id":1505,"date":"2021-03-30T13:04:06","date_gmt":"2021-03-30T16:04:06","guid":{"rendered":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/microfluidicaeengenhariaquimica\/?p=1505"},"modified":"2023-05-03T10:05:49","modified_gmt":"2023-05-03T13:05:49","slug":"novo-metodo-de-fabricacao-de-dispositivos-microfluidico-atraves-de-impressao-3d","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/microfluidicaeengenhariaquimica\/novo-metodo-de-fabricacao-de-dispositivos-microfluidico-atraves-de-impressao-3d\/","title":{"rendered":"Novo m\u00e9todo de fabrica\u00e7\u00e3o de dispositivos microflu\u00eddico atrav\u00e9s de impress\u00e3o 3D"},"content":{"rendered":"\n
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Cortesia: CC BY 4.0 \/ PLoS ONE 10.1371 \/ journal.pone.0245206<\/p><\/div>\n\n\n\n

Como sabemos, a microflu\u00eddica<\/a> estuda o comportamento de l\u00edquidos e gases dentro de dispositivos com dimens\u00f5es microm\u00e9tricas. Se traduz\u00edssemos isso para termos mais simples seria estudo do escoamento de l\u00edquidos ou gases por \u201ccanos\u201d com o mesmo di\u00e2metro de um fio de cabelo (60 a 120 micr\u00f4metros).<\/p>\n

Por isso, usa-se a denomina\u00e7\u00e3o de microdispositivos. Os microdispositivos podem ser reatores, trocadores de calor, v\u00e1lvulas, entre v\u00e1rios outros equipamentos da ind\u00fastria repensados para a escala micro.<\/p>\n

Uma das principais barreiras enfrentadas na microflu\u00eddica \u00e9 a fabrica\u00e7\u00e3o dos dispositivos com essas dimens\u00f5es.<\/p>\n

Uma das t\u00e9cnicas mais utilizadas \u00e9 a litografia macia (ou soft lithography<\/em>). A litografia macia \u00e9 uma t\u00e9cnica de fabrica\u00e7\u00e3o que utiliza a fotograva\u00e7\u00e3o dos microcanais em um pol\u00edmero fotossens\u00edvel, um substrato s\u00f3lido (que pode ser o PDMS), a replica\u00e7\u00e3o e selagem do microdispositivo. <\/p>\n

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Para saber mais detalhes sobre o processo de litografia macia acesse o artigo publicado em nosso blog: Fabrica\u00e7\u00e3o de reatores de microcanais por litografia macia<\/a><\/strong><\/h4>\n\n\n\n
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Apesar de ser uma t\u00e9cnica amplamente utilizada para constru\u00e7\u00e3o de microdispositivos, a litografia macia demanda equipamentos espec\u00edficos e de alto custo, pessoal especializado, sala limpa, etc. Isso, muitas vezes, inviabiliza a pesquisa em lugares que n\u00e3o possuem tais recursos.<\/p>\n

Tendo isso em mente os pesquisadores da Universidade de Bristol no Reino Unido, propuseram uma forma de fabricar microdispositivos em PDMS de baixo custo utilizando moldes feitos em impressora 3D.<\/p>\n\n\n\n

Impress\u00e3o 3D e Microflu\u00eddica<\/h3>\n\n\n\n
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Figura 1. 1. Projeto CAD do m\u00f3dulo de microcanais usando o plug-in Fusion 360 de c\u00f3digo aberto. 2. Impress\u00e3o 3D de padr\u00e3o dos microcanais, 3. Biblioteca de padr\u00f5es de canais pr\u00e9-impressos, 4. Montagem de canais de interconex\u00e3o em substrato de vidro, 5. Liga\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica de canais com o substrato, 6. Resfriamento r\u00e1pido em uma placa de metal para criar dissipa\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica assim\u00e9trica, permitindo a remo\u00e7\u00e3o r\u00e1pida e f\u00e1cil sem prejuizo ao molde, 7-8. O molde mestre pode ent\u00e3o ser usado no processo microflu\u00eddico PDMS. Cortesia: CC BY 4.0 \/ PLoS ONE 10.1371 \/ journal.pone.0245206<\/em><\/p><\/div>\n

O processo ocorre conforme podemos observar na imagem. Primeiramente o design do canal desejado \u00e9 obtido em um programa CAD, muito utilizado para desenhar pe\u00e7as industriais.<\/p>\n

\u201cO Autodesk Inventor \u00e9 o programa que utilizamos no nosso laborat\u00f3rio para a elabora\u00e7\u00e3o dos microdispositivos das nossas pesquisas. O programa possui a vantagem de ser user-friendly<\/em> e gratuito para estudantes.\u201d<\/p>\n

Depois de realizado o desenho (ponto 1), o mesmo \u00e9 colocado no programa Cura que \u00e9 um programa fatiador (slicer<\/em>) que gera o c\u00f3digo (G.code) que ser\u00e1 lido pela impressora 3D.<\/p>\n

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Para saber mais sobre o programa Cura e como obt\u00ea-lo acesse o nosso tutorial “Instala\u00e7\u00e3o do Cura Slice”, dispon\u00edvel aqui<\/a>. <\/h4>\n
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Os autores afirmaram que foram necess\u00e1rias algumas mudan\u00e7as para obter a qualidade de impress\u00e3o desejada dos dispositivos moldes (ponto 2). Dentre essas mudan\u00e7as est\u00e1 as configura\u00e7\u00f5es do programa Cura, como velocidade de impress\u00e3o, velocidade de deslocamento, altura da camada de impress\u00e3o. Tamb\u00e9m foram necess\u00e1rios ajustes na impressora 3D utilizada que teve seu bico de 0,4 mm trocado por um de 0,1 mm, o que permitiu reduzir a largura dos canais de 350 \u00b5m para 100 \u00b5m. Todas as impress\u00f5es foram realizadas utilizando o pol\u00edmero PLA.<\/p>\n

O design escolhido pelos autores para a constru\u00e7\u00e3o dos moldes foi muito interessante. Eles fizeram os moldes como chave e fechadura, permitindo que v\u00e1rios trechos pudessem ser conectados formando microdispositivos espec\u00edficos, como observamos nos pontos 3 e 4.<\/p>\n\n\n\n

Assim, o molde do dispositivo \u00e9 montado em vidro com o substrato e posteriormente aquecido para aderi-lo a uma l\u00e2mina pesada de vidro (ponto 5). A temperatura e o tempo de exposi\u00e7\u00e3o foram fatores importantes no processo conforme reportado pelos autores. Depois, o \u201csandu\u00edche\u201d de vidro e molde \u00e9 levado para uma base fria e separado (ponto 6). A forma do canal fica gravado na parte do vidro com o substrato e depois \u00e9 utilizado para processo de fabrica\u00e7\u00e3o com PDMS.<\/p>\n

Dessa forma os pesquisadores conseguiram obter dispositivos microflu\u00eddicos de alta qualidade e de baixo custo. Pois, uma impressora 3D pode produzir em torno de 10 moldes em menos de 30 minutos, o que n\u00e3o seria poss\u00edvel se fosse utilizado o processo tradicional de litografia macia (por meio de m\u00e1scaras).<\/p>\n

Isso representa um passo importante para o barateamentode dispositivos como lab-on-chip<\/em> e point-of-care<\/em>. Esses dispositivos est\u00e3o relacionados principalmente ao diagn\u00f3stico r\u00e1pido de doen\u00e7as ou testes com o desenvolvimento de \u00f3rg\u00e3os em chip, fazendo com que seu acesso seja universal. O f\u00e1cil acesso tamb\u00e9m est\u00e1 relacionado com a utiliza\u00e7\u00e3o de programas gratuitos e user-friendly<\/em>, al\u00e9m de equipamentos, como a impressora 3D, que s\u00e3o baratos e de f\u00e1cil manuseio, n\u00e3o necessitando de pessoal especializado para sua opera\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

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Dispositivo microflu\u00eddico para mistura de corante criado pelo m\u00e9todo dos pesquisadores. (Cortesia: CC BY 4.0 \/ PLoS ONE 10.1371 \/ journal.pone.0245206)<\/p><\/div>\n\n\n\n

Robet Hughes<\/em><\/strong>, um dos autores do estudo, em uma entrevista ao site Physicsworld<\/em><\/strong> afirmou que espera que sua pesquisa possa contribuir para democratizar a microflu\u00eddica, principalmente no avan\u00e7o do desenvolvimento de dispositivos de diagn\u00f3stico r\u00e1pido, e que tamb\u00e9m possa inspirar a pr\u00f3xima gera\u00e7\u00e3o de pesquisadores. (A mat\u00e9ria completa voc\u00ea pode conferir aqui<\/a>)<\/p>\n

\u00c9 isso que n\u00f3s esperamos tamb\u00e9m, que a microflu\u00eddica seja difundida e se torne mais acess\u00edveis para todos aqueles que desejam contribuir com avan\u00e7os na \u00e1rea.<\/p>\n\n\n\n

Se voc\u00ea deseja entender mais sobre Impress\u00e3o 3D n\u00f3s recomendamos o conte\u00fado gratuito do canal no Youtube da 3D Print Academy<\/a>.
Por\u00e9m, se voc\u00ea deseja algo menos espalhado, com conte\u00fado direto e execu\u00e7\u00e3o passo a passo de todos os processo envolvidos na Impress\u00e3o 3D, desde configurar uma impressora 3D at\u00e9 a impress\u00e3o de pe\u00e7as com qualidade, n\u00f3s recomendamos o Curso de Impress\u00e3o 3D<\/a><\/strong>, dispon\u00edvel aqui<\/a>. <\/p><\/blockquote><\/figure>\n\n\n\n\n\n

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Texto escrito por Mariana G. M. Lopes, @marigmlopes<\/a><\/h4>\n

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Conte\u00fado Relacionado<\/h2>\n\n\n\n\n\n
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Microdispositivos fabricados por impressoras 3D e PDMS<\/a><\/blockquote>