研究人员设计出用于生物芯片的低成本生产的3D打印方法
众所周知，微流体技术是临床诊断学、药物研发、医疗保健和医学领域重要研究的中坚力量。然而，在生物学领域，3D打印的微流体平台（基本上是小型管道系统）帮助研究人员了解和分析敏感的生物分析系统。目前非常需要能够减少生物阵列中的特征直径，这又会在表面上增加多少个探针。然而，高能量光束对于大多数纳米光刻方法是必需的，其可以使软物质变性或破坏。
纽约城市大学研究生中心的高级科学研究中心（ASRC）的研究小组一直在研究如何将3D打印和微流体技术结合起来，以开发一种更具成本效益、更高效的方法来制备微阵列或生物芯片，它们可筛选和分析生物恐怖因子、疾病发展和研究涉及生物成分的生物变化。
CUNY，纽约市公立大学系统，是美国最大的城市大学。上个月，来自该大学的ASRC纳米科学计划、Beacon学校和Hunter学院组成的研究团队在Chem journal杂志上发表了一篇题为“Massively Multiplexed Tip-Based Photochemical Lithography under Continuous Capillary Flow”的论文。该论文的摘要写道：“多路复用微阵列-其中不同的生物探针在空间上被编码到表面上形成微米级直径的斑点-促进了‘组学’研究的快速发展。特征直径的进一步小型化可以增加微阵列中探针的数量，减少分析所需的样品，并降低成本。基于尖端的光刻技术（TBL）已经广泛用于精细图案化的生物活性材料，但没有设计出多功能的基于TBL的多路复用策略。在这里，我们结合微流体、光束笔光刻和光化学表面反应来创建多路阵列。为了证明概念，优化了硫醇-烯反应，并分析了反应动力学。随后，我们创建了包含多种荧光烯烃的多种图案，其中每种图案旨在展示该仪器的不同功能。这种构图策略是研究和优化表面有机反应和创建大规模复合阵列的强大方法，因此可以为生物芯片的小型化或了解界面反应提供全新的方法。”
据悉，TBL技术使用纳米级尖端阵列在表面上构图而不会造成任何伤害，但是没有多功能的复用策略。在这篇论文中，研究人员解释了他们如何通过将微流体、光束笔光刻和光化学表面反应相结合，开发出新的生物芯片3D打印技术。“这实质上是一种新型的纳米级打印机，它使我们能够在生物芯片表面上打印比目前任何商业技术更复杂的表现。它将帮助我们更好地了解细胞和生物通路如何工作，”首席研究员兼纳米科学倡议副教授Adam Braunschweig说。
在该团队开创的新方法中，生物芯片的表面首先暴露于特定的有机试剂。然后，通过紧密聚焦的光束迫使固定化的试剂粘附在生物芯片的表面上。在这样做的过程中，科学家们能够将相同或不同的因素多次曝光到一个芯片，并将产生的反应压印到芯片的不同部分。据CUNY表示，这导致生物芯片能够“容纳比当前商业平台所能实现的更多的探针”。
现在，研究团队正在调整其新的3D打印生物芯片方法。ASRC研究员Carlos Carbonell是该论文的主要作者，他解释说：“我们希望能够记录更复杂的表面相互作用，并将分辨率降至单个分子。这种技术产生了一种创造微阵列的新方法，对整个生物组学领域的研究应该有用。”该研究团队的3D打印平台的应用包括制备基因、聚糖和蛋白质芯片，这些技术除了已经开发出来的之外，还可以促进研究人员的研究，“这是一种探测界面反应性的新工具。”
该工具可帮助研究人员可靠地在多种精细材料（如金属、脂质和玻璃）上进行生物相互作用的长度打印，而无需进入洁净室。科学家还可以通过将更多的反应探针装配到单个芯片上来降低通过生物芯片促进项目研究的成本。
据悉，论文的共同作者包括Carbonell、Daniel J. Valles、Alexa M. Wong、Mei Wai Tsui、Moussa Niang和Braunschweig。
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