Los investigadores desarrollaron kits de bomba peristáltica impresos en 3D para microfluidos

El desarrollo de sistemas de microfluidos para aplicaciones de laboratorio en un chip (LoC) y órganos en un chip (OoC) requiere un control preciso del flujo de fluidos. Por lo general, los flujos en el chip se controlan mediante la integración de un chip de microfluidos con bombas externas que suministran un flujo de fluido a microescala (generalmente del orden de ml / min) a través de los microcanales. Con este fin, se han utilizado ampliamente dispositivos de flujo disponibles comercialmente, tales como bombas de extrusión de jeringa, bombas peristálticas y bombas neumáticas.

Desafortunadamente, las bombas existentes adecuadas para aplicaciones de microfluidos suelen ser voluminosas y costosas. Por ejemplo, los sistemas de flujo controlado por presión cuestan hasta US $ 10,000, mientras que las bombas de jeringa y las bombas peristálticas cuestan entre cientos y miles de dólares. Se prefieren las bombas con una huella pequeña para aplicaciones de LoC y OoC. Si bien las bombas en miniatura están disponibles comercialmente, requieren sistemas de control exclusivos y costosos (más de US $ 1000). Más importante aún, estas bombas disponibles comercialmente no se pueden personalizar. Dado que cada experimento tiene requisitos únicos, como velocidad de flujo, entorno de trabajo y espacio disponible, la rápida personalización del instrumento beneficiaría a los usuarios.

Para hacer que las bombas de microfluidos sean más accesibles para la comunidad científica, los investigadores del Laboratorio de fluidos suaves de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur (SUTD) desarrollaron un «kit de bomba peristáltica impresa en 3D altamente personalizable», donde los usuarios de todo el mundo pueden descargue los archivos de diseño, imprima en 3-D y monte su bomba peristáltica de bricolaje (bricolaje) (consulte la imagen).

«Las impresoras 3-D se han vuelto cada vez más asequibles y son un producto básico que se encuentra en la mayoría de los laboratorios científicos de hoy. Con el avance de las tecnologías de impresión 3-D, los científicos ya no tienen que depender de los fabricantes para fabricar componentes; pueden diseñarlos e imprimirlos ellos mismos a un costo asequible. Estamos observando lentamente la democratización de la fabricación mediante la tecnología de impresión 3-D «, dijo el profesor asociado Michinao Hashimoto, investigador principal del proyecto de SUTD.

La bomba peristáltica es alimentada y controlada por Arduino, una plataforma electrónica de código abierto. «Con la introducción de Arduino, el control preciso de los motores se está volviendo accesible para los no expertos. Estas plataformas electrónicas de código abierto están empoderando a los científicos con poca experiencia en electrónica y programación para construir instrumentaciones científicas complejas», explicó el autor principal Terry Ching, un estudiante de posgrado con SUTD y la Universidad Nacional de Singapur (NUS).

Al combinar piezas impresas en 3-D con plataformas de creación de prototipos electrónicos de código abierto, el equipo construyó una bomba peristáltica comparable a las opciones disponibles comercialmente a una fracción del costo, un estimado de US $ 50 por bomba. Las bombas ensambladas ofrecían una amplia gama de caudales para usuarios de microfluidos (0,02 a 727,3 μL / min). La bomba también tiene una pequeña huella de alrededor de 20 × 50 × 28 mm, que se puede colocar en una incubadora de células. En particular, la bomba está diseñada en forma de kit, lo que permite a los usuarios finales personalizar la configuración según sus preferencias.

«Creemos que un kit tiene la capacidad intrínseca de evocar la cultura de la piratería y el retoque. Con suerte, esto puede, a su vez, inspirar a la comunidad científica a desarrollar más infraestructura científica de código abierto», añadió el profesor Hashimoto.

Los archivos de diseño asistido por computadora (CAD) con instrucciones detalladas para fabricar la bomba se encuentran en su última publicación, «Kit de bomba peristáltica impresa en 3D altamente personalizable» en HardwareX.