MIT Para peneliti telah menggunakan pencetakan 3D untuk membuat perangkat mikrofluida yang dapat memanaskan dirinya sendiri, mendemonstrasikan teknik yang suatu hari nanti dapat digunakan untuk menghasilkan instrumen yang murah namun tepat untuk mendeteksi berbagai penyakit dengan cepat.
Mikrofluida mengacu pada mesin miniatur yang memanipulasi cairan dan memungkinkan terjadinya reaksi kimia. Teknologi ini sudah digunakan dalam alat uji rumahan untuk COVID-19. Namun, banyak aplikasi mikrofluida yang membutuhkan reaksi kimia yang dilakukan pada suhu tertentu. Secara tradisional, perangkat semacam itu diproduksi di ruangan yang bersih dan dilengkapi dengan elemen pemanas yang terbuat dari emas atau platinum, yang merupakan proses yang rumit dan mahal.
Tim MIT kini telah mengembangkan metode hemat biaya yang menggunakan pencetakan 3D multi-bahan untuk menghasilkan perangkat mikrofluida yang dapat memanaskan sendiri dengan elemen pemanas terintegrasi dalam satu langkah fabrikasi. Perangkat ini dapat memanaskan cairan ke suhu tertentu saat mengalir melalui saluran mikroskopis di dalam perangkat.
Teknik ini dapat disesuaikan, sehingga memungkinkan perangkat mikrofluida dibuat untuk memanaskan cairan ke suhu tertentu atau profil pemanasan dalam area tertentu pada perangkat. Proses manufaktur berbiaya rendah membutuhkan bahan senilai sekitar $2 untuk perangkat mikrofluida yang siap digunakan.
Metode ini dapat sangat berguna untuk membuat perangkat mikrofluida yang dapat memanaskan sendiri untuk daerah terpencil di negara berkembang, di mana peralatan laboratorium yang mahal untuk banyak prosedur diagnostik seringkali tidak tersedia.
“Kamar bersih khususnya, di mana Anda biasanya membuat perangkat ini, sangat mahal untuk dibangun dan dijalankan. Tetapi kami dapat membuat perangkat mikrofluida yang dapat memanaskan sendiri dengan sangat baik menggunakan manufaktur aditif, dan perangkat tersebut dapat dibuat jauh lebih cepat dan lebih murah daripada dengan metode tradisional. Ini benar-benar cara untuk mendemokratisasikan teknologi ini,” kata Luis Fernando Velásquez-García, seorang ilmuwan utama di Microsystems Technology Laboratories (MTL) MIT dan penulis senior makalah yang menjelaskan teknik fabrikasi.
Metode manufaktur baru ini menggunakan teknik yang disebut pencetakan 3D ekstrusi multi-material, di mana beberapa bahan dilapisi melalui banyak nozel printer untuk membuat perangkat dalam satu langkah. Untuk membuat mikrofluida yang dapat memanas sendiri, para peneliti menggunakan dua bahan: polimer biodegradable yang disebut asam polylactic (PLA), yang biasa digunakan dalam printer 3D, dan versi modifikasi PLA yang mengandung nanopartikel tembaga dan mengubah bahan isolasi menjadi konduktor listrik.
“Dalam budaya Jepang, sering dikatakan bahwa keindahan terletak pada kesederhanaan. Sentimen ini digaungkan oleh karya Cañada dan Velasquez-Garcia. Sistem mikrofluida yang mereka usulkan secara monolitik yang dicetak secara 3D mewujudkan kesederhanaan dan keindahan, menawarkan beragam potensi turunan dan aplikasi yang kami perkirakan akan terjadi di masa depan,” kata Norihisa Miki, seorang profesor teknik mesin di Universitas Keio di Tokyo, yang tidak terlibat dalam penelitian ini.
“Mampu secara langsung mencetak chip mikrofluida dengan saluran fluida dan fitur listrik pada saat yang sama membuka aplikasi yang sangat menarik ketika memproses sampel biologis, seperti untuk memperkuat biomarker atau untuk menggerakkan dan mencampur cairan. Selain itu, karena fakta bahwa PLA terdegradasi dari waktu ke waktu, orang bahkan dapat memikirkan aplikasi implan di mana chip larut dan diserap dari waktu ke waktu,” tambah Niclas Roxhed, seorang profesor di KTH Royal Institute of Technology Swedia, yang tidak terlibat dalam penelitian ini.
Hasil penelitian ini akan dipresentasikan pada konferensi PowerMEMS dan dapat memungkinkan aplikasi yang luas dalam penelitian biomedis dan diagnostik.
