空气微流体（In-Air Microfluidics）3D打印活细胞结构

xiaoxin

微流体技术，是指把化学和生物等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成于生物芯片中，并经由微流道形成网络，以可控流体流遍整个系统，从而取代化学或生物等领域一些常规实验的一种技术。其技术基于微流控芯片，即完全可预测的流动行为与在线液体操作和监测手段。主要过程为液体从内部通道喷出，并被外部共混液体（coflowing liquid）拉出，形成单分散的液滴列，如图1A所示。传统的微流控芯片在转化为临床及工业产品上仍有较大距离。主要表现在：1，由于液滴在微流控芯片内操作，微流体液滴发生器的喷射量通常为1—10μl/ min。2，设计、制造和操作微流体装置需要先进的技术和专业设备。3，去除coflow（例如油）非常困难。

近日，荷兰特温特大学的Claas Willem Visser等人提出了空气微流体（In-Air Microfluidics-IAMF）技术，一种新型的无芯片平台技术，可以在空气中形成液滴，纤维和颗粒，并将其进一步沉积成具有内部架构的3D模型。在IAMF中，液体微射流被操纵并在空气中结合，如图1B所示。喷嘴1喷出的液体射流分解产生一列单分散的液滴，液滴列撞击从喷嘴2喷射的完整液体射流，导致复合单分散液滴列向下流动。当在空中飞行时，这些化合物发生化学反应或物理反应，形成包封的液滴，颗粒，或者纤维。IAMF的关键物理机制是空中撞击，封装和固化。IAMF将消除微流控芯片壁引起的限制，从而带来微流体的新应用。其可以以比基于芯片的微流体技术高10至100倍的速率制造直径为20至300μm的单分散乳剂，颗粒和纤维。并且可以一步完成3D多尺度生物材料的制造。该成果在Science Advances上发表，篇名为“In-air microfluidics enables rapid fabrication of emulsions, suspensions, and 3D modular (bio)materials”。