Stampa in 3D, università di Catania e Boston Micro Fabrication creano un dispositivo di micro-optofluidica

L’idea è stata elaborata nei laboratori scientifici dell’Università di Catania, ma il prodotto prende forma e vita in America, alla Boston Micro Fabrication Materials Technology Co.

È il dispositivo di micro-optofluidica (moF), cioè integrante di componenti micro-ottici e micro-fluidici in un singolo dispositivo polimerico, totalmente stampato in 3D, per lo studio e il controllo in tempo reale di processi fluidodinamici multi-fase in micro-canali.

A elaborarlo, nel “cuore scientifico” della Cittadella universitaria dell’ateneo catanese, il docente Gianluca Cicala e la dott.ssa Lorena Saitta del laboratorio Polimeri e Compositi del Dipartimento di Ingegneria civile e architettura in collaborazione con i laboratori di Microfluidica della prof.ssa Maide Bucolo e di Chimica inorganica della prof.ssa Maria Elena Fragalà.

Negli Stati Uniti, invece, la “stampa” grazie alla collaborazione tra l’Università di Catania e l’azienda Boston Micro Fabrication Materials Technology Co, Ltd.

Proprio la BMF, infatti, leader mondiale nella stampa 3D di micro-precisione, attualmente, è l’unica azienda al mondo in grado di fornire soluzioni di manifattura avanzata per applicazioni di ultra-alta precisione in grado di eguagliare il processo di stampaggio ad iniezione e di lavorazione CNC (Controllo Numerico Computerizzato) ad alta risoluzione.

Per questi motivi l’Università di Catania ha deciso di collaborare con l’azienda statunitense per la realizzazione del dispositivo micro-optofluidico che, come spiegano i ricercatori “è stato progettato e realizzato per essere applicato in diversi campi di ricerca, in particolar modo in numerose applicazioni biomediche e chimiche, in quanto consente di effettuare analisi sfruttando metodi ottici”.

In queste applicazioni, infatti, è fondamentale il rilevamento e il controllo dei fluidi (nel dettaglio il flusso bifase generato da fluidi immiscibili o microparticelle disperse in un fluido) che possono essere solventi chimici o campioni biologici.

“L’approccio tecnologico basato su stampa 3D è noto come Projection Micro-Stereolithography ed è commercializzato dall’azienda BMF, nata come spin off del MIT di Boston – spiegano i ricercatori dell’ateneo catanese -. La collaborazione con BMF ha consentito di realizzare un dispositivo moF avente canali micrometrici (circa 400 µm) realizzato mediante un processo di produzione in un’unica fase, cioè senza dover ricorrere, dopo la stampa, a processi di assemblaggio che compromettono la funzionalità del dispositivo, con un’elevatissima risoluzione, accuratezza e precisione. La tecnologia di manifattura selezionata ha permesso di garantire ulteriori fondamentali proprietà funzionali per il dispositivo moF, quali la trasparenza ottica ed una chimica della superficie adatte al principio di funzionamento del dispositivo stesso – aggiungono i ricercatori -. Mentre la trasparenza ottica del materiale utilizzato per la fabbricazione del dispositivo è fondamentale per il rilevamento ottico dei fluidi analizzati mediante il dispositivo sviluppato, un’adatta chimica della superficie, intesa come comportamento idrofilico e/o idrofobico, ha consentito di evitare instabilità dei processi fluidodinamici all’interno dei canali micrometrici”.

La ricerca, maturata durante il dottorato della dott.ssa Saitta e frutto della collaborazione tra i diversi laboratori dell’ateneo catanese nell’ambito del progetto “Piaceri” – Materiali multifunzionali per dispositivi micro-optofluidici (finanziato dall’Università di Catania), è stata pubblicata nella rivista internazionale scientifica The International Journal of Advanced Manufacturing Technology edita da Springer.

“La natura della ricerca è uno, ma non solo, dei risultati del progetto MAF-moF – aggiungono i ricercatori etnei -. Lo studio, che è anche alla base della ricerca che verrà ulteriormente approfondita all’interno del progetto Samothrace (SiciliAn MicronanOTecH Research And Innovation CEnter) sostenuto dal Pnrr nel gruppo composto dai docenti Bucolo e Cicala, è stata ritenuta molto interessante dal coordinatore marketing Nita Vaidya-Zannino dell’azienda statunitense BMF, la quale ha deciso di dedicare un case-story nel loro sito web”.