用于口腔癌药物测试的3D打印微流控器件

多数口腔癌药物筛选的流速在 0.5 至 20 μL/min 之间，因此通道截面较小。采用材料喷射或立体光刻制作的3D打印微流控器件，可保持约 200 μm 宽、100 μm 高的矩形通道。低于此尺寸，打印机自身分辨率会使拐角变圆、内腔变窄，流动模型无法预测。

宽高比比绝对尺寸更重要。打印平台上宽高比保持在 1:1 至 5:1 之间。200 μm × 200 μm 通道打印干净；2,000 μm × 100 μm 槽在树脂打印机上中部易下垂，除非添加难以在不划伤底面的情况下移除的支撑。

任何灌注通道周围的壁厚应至少 1.5 mm。推注射器时薄壁会变形，壁变形会改变细胞所受的剪切应力。对于夹持在夹具中的器件，3 mm 壁厚可提供稳定的基准面。

将入口和出口设计为垂直端口，并带至少 4 mm 宽的平坦凸台。管路接头座落在该凸台上，平坦面使压紧接头无需胶粘即可密封。端口边缘倒角 0.3 mm，防止钝针推入打印内孔时发生穿透。

• 1
  最小通道宽度可靠树脂打印为 200 μm；仅高端系统可达 100 μm
• 2
  宽高比保持在 1:1 至 5:1 之间，避免顶部下垂
• 3
  壁厚最小 1.5 mm，器件夹持处 3 mm
• 4
  端口凸台平坦面 ≥4 mm 宽，内孔边缘 0.3 mm 倒角

通道底面即细胞培养表面，其化学性质决定口腔癌细胞能否贴附。标准丙烯酸酯立体光刻树脂固化后残留单体渗入培养基，改变活力读数。任何接触细胞的部件应使用经短期接触认证的生物相容性树脂，或打印模具并用 PDMS 浇注流道层。

PDMS 仍是透氧性和光学透明性的参考材料。3D打印微流控器件仍可作为母模：打印一次通道几何，用其浇注 PDMS，即可跳过 SU-8 光刻步骤。打印母模的表面粗糙度会转移到 PDMS，若需光学底面，应对母模抛光或蒸汽平滑。

对于不接触细胞的歧管、夹具和流体互连件，工程热塑性塑料更便宜且更坚韧。ABS 和 PC 可在 FDM 设备上打印，螺纹端口保持性优于树脂。当零件接触工作浓度下的 DMSO 等溶剂时，PEEK 和 POM 是正确选择。

渗漏是看不见的风险。用培养基进行 24 小时空白灌注，然后检查培养基的 pH 变化和细胞毒性，确认无误后再让活细胞进入打印通道。

• 1
  细胞接触层生物相容性树脂或浇注 PDMS
• 2
  打印母模刚性树脂；需光学透明时抛光
• 3
  歧管与夹具ABS、PC、POM 或 PEEK（耐溶剂）

打印通道在封闭前一侧敞开。热键合适用于热塑性塑料，但压板平面度若不在几微米内，会压塌细通道。溶剂键合连接强度高，但通道壁部分溶解，改变键合线附近的截面。

胶粘键合是树脂件的实用默认方案。在平坦面上旋涂或辊涂薄层医用级环氧胶，在体视显微镜下对齐盖板，加压固化。键合线保持在 50 μm 以下，否则胶会挤入通道造成堵塞。

压力测试可判断键合是否牢固。用水充满器件，封住出口，加压至 2 bar 保持 60 秒。带压力传感器的注射泵即可。任何失压器件在进入细胞培养罩前即被剔除。

对于运行药物组合的器件，增加第二项检查：染料灌注每条通道路径。气泡和局部堵塞会立即表现为颜色前沿不均，两者都会破坏活力检测。

通道布局仍在变动时，打印占优。几何变更只需新构建文件，一周内可测试五种歧管布局。这就是3D打印微流控器件在口腔癌药物研究中的真正价值：在生物学方案确定前快速迭代流体设计。

几何形状定型、材料必须耐受时，机加工更合适。PMMA 和 PC 铣削可达 Ra 0.2–0.8 μm，为成像提供清晰光路，表面也便于细胞可预测地附着。PEEK 加工性能好，且耐溶解难溶性候选药物所用的溶剂。

混合路线很常见。先加工带螺纹接口和夹持特征的歧管块，再打印或浇铸流道层。歧管需要平面度和螺纹强度；流道层需要精细特征和快速变更。

钜亮五金（GreatLight）运行 127 台高精度 CNC 机床，包括 16 台同步五轴加工中心，金属和塑料件公差可达 ±0.005 mm。对微流控歧管和夹具而言，该公差可保证整批零件接口间距与配合面一致。我们也提供流道层的定制 3D 打印，两半件可一次报价。

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