3D打印软光刻法制备复杂分区微流体神经装置，为帕金森病的体外研究提供了平台

瑞典隆德大学JankoKajtez博士及其团队提出了一种混合添加剂制造方法，用于制造开放式、分隔有序的微流体神经装置。该方法具有更高的装置设计自由度，避免了手动后处理的需要，同时提高了系统的生物相容性。

图1.3D打印的软光刻技术，用于复杂的分区微流体神经装置

分区微流体神经装置是神经微环境研究中的常用工具。它被广泛用于研究突触可塑性、轴突损伤和转运、病毒感染、神经回路形成以及疾病过程。此种装置最常用的制造方法是软光刻法，这是一种原型技术，即将软弹性体聚二甲基硅氧烷(PDMS)从光蚀刻主模具复制成型。然而，此种方法需要用锋利的工具手工切割单个零件，这一步骤限制了整体的再现性，可能破坏微观结构，并导致整体失调。因此，传统的软光刻法不适用于实现具有高纵横比壁和明确微结构的开室设计。

图2.3D打印的软光刻工艺的图形表示：a）在图形编辑软件中创建隔室微流控设备的设计。b）使用标准光刻技术来制作具有复制微通道和开放隔室特征的母模。c）该设备是通过将PDMS直接3D打印在母模上制成的。d）将单个装置从母模上剥离，并固定在盖玻片上，然后在隔室中播种并分化细胞。e）健康的神经元在设备上生成，并通过微通道阵列相互连接。该设备设计允许直接光学和物理访问目标细胞。

图3.具有复杂设计的制造设备：a）图像显示了包含用于三种设备设计的母模的硅片：“大脑”设备，同心圆设备和轴切术设备。每种设计的一种设备都经过完全3D打印，而其他模具则留空，以便可视化与最终产品相比的起点。b）制成的设备的照片。将彩色墨水倒入每个隔室中，以证明各个隔室之间的物理分离。c）隔室壁横截面的反明场图像。尺寸线的蓝色部分表示壁上印有垫片墨水的部分。红色部分表示墙上印有隔室墨水的肋状部分。d）隔室壁底面上的图案化波浪形微通道的明场图像。β-微管蛋白III，一种微管元件，几乎只存在于神经元中；左：隔室中间神经元的高倍荧光图像；右：通过微通道延伸投影的神经元的高倍荧光图像。

近日，瑞典隆德大学JankoKajtez博士及其团队开发了一种新型的用于制造微流体装置的增材制造技术，并将其命名为3D打印软光刻法。该方法在保留了传统软光刻法的优点的同时，最小化了设备的手动后处理，增加了设计可能性，简化了高纵横比特征的制造，并且可以通过控制弹性体的沉积减少PDMS的含量。此外，3D打印软光刻法能够实现跨尺度特性精确的快速成型，以及实现了将新材料引入软光刻法的可能性。为了验证这种新制造方法的潜力，作者利用快速成型方法进行微观结构设计，来制造人类神经干细胞模拟黑质纹状体通路，并通过此设计最大限度地增加了中脑腹及前脑背两个室间多巴胺能投射物的单向生长。

该装置不仅为帕金森病（PD）的体外研究提供了平台，更展示了3D打印软光刻法在神经科学中的通用性。

*原文信息：Kajtez, J., et al., 3D‐Printed Soft Lithography for Complex Compartmentalized Microfluidic Neural Devices. Adv. Sci. 2020, 2001150.

https://doi.org/10.1002/advs.202001150