当前，研究人员加工3D微流控芯片微通道的方法大多以光刻法为基础，但光刻法主要用于制造高分辨率的2D微通道，目前将其应用于3D微流控通道的制备还不成熟。
以下对3D微流控芯片的制造技术进行了总结，从微加工技术和3D打印技术出发，主要介绍了微丝塑模法、嵌入式牺牲元件法、堆叠法、飞秒激光法和光固化等技术。
1. 微加工技术
微加工技术是一种高精度制造技术，用于制造微米和纳米尺度的结构，广泛应用于电子学、医学、生物技术和微流控等领域。它具有高分辨率和广泛的适用性，是3D微流控芯片制作的理想选择。
本文将重点介绍微加工技术中的几种方法：微丝塑模法、嵌入式牺牲元件法、堆叠法、飞秒激光法和纸基法。
1) 微丝塑模法
微丝塑模法（Microfiber Molding）通过使用微米级的纤维或线材作为模具，在聚合物薄膜上创建微通道。
首先选择合适的透明基底材料，如聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚碳酸酯（PC）或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。
将纤维或线材根据所需结构布置在基底上，这些纤维可单根或多根排列成网格、线条或其他图案。然后将基底与纤维模板放入塑模设备，使纤维嵌入基底，形成微通道。
待基底固化后，轻轻取出模板，即可留下所需的微通道。
2) 嵌入式牺牲元件法
嵌入式牺牲元件法（Embedded Sacrificial Element Method）是一种低成本的微流控芯片制造技术。
在此方法中，牺牲材料固定在衬底上以形成3D结构，随后将封装材料浇铸到牺牲材料上，构建3D微流体网络。
待封装材料固化后，去除牺牲结构，即可得到具有3D微通道的微流控芯片。
3) 堆叠法
在微流控芯片制备中，堆叠法（Stacking）是一种常用技术，用于构建多层结构的微流控芯片。
首先，设计芯片的层次结构，明确每层的功能和布局。基底材料通常选择透明聚合物，如聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或PDMS。
接下来，利用光刻、电子束曝光或激光加工等微纳加工技术，在每个基底上制备所需的微通道，结构可为单层或多层，视设计需求而定。最后，将各层基底堆叠在一起，形成多层结构的微流控芯片。
4) 飞秒激光法
飞飞秒激光法（Femtosecond Laser Method）是一种用于微流控芯片制造的先进技术，利用飞秒激光加工微通道。
飞秒激光是超短脉冲激光，脉宽通常在飞秒级（1fs=10^-15秒），能够在极短时间内产生极高功率密度。
当激光聚焦于材料表面时，产生的高光强会引发非热性加工，使材料直接去除，而不会传递热量到周围区域。
飞秒激光技术已广泛应用于混合器、生物医学、藻类筛选及3D微流控通道的制作。
5) 纸基法
纸基法（Paper-based Method）是一种创新的微流控芯片制造技术，基于传统纸张折叠原理。
该方法首先选择适合的基材，常用PDMS等柔软、透明、易加工的材料。
接着，设计微通道的几何形状，通过激光切割或数控切割将基材切割成预定形状的片段。
然后，按照折叠方案将片段折叠，形成3D微流体结构。
该技术的优势在于简易性和低成本，较传统微加工技术不需昂贵设备和复杂步骤，适合用于一次性生物传感器和便携式诊断设备等快速、低成本的制造需求。
2. 3D打印技术
1) SLA技术
SLA技术利用光敏树脂，这是一种特殊的液体材料，能够在紫外线（UV）照射下发生光聚合反应，从液态变为固态。
首先，在工作台上涂覆一层薄薄的光敏树脂；接着，使用UV激光束精确扫描并固化树脂的特定区域，形成该层的形状。完成一层后，工作台下降到下一层，再次涂覆新的液体树脂。
然后，激光束沿新的截面轮廓扫描，固化新的一层。此过程不断重复，直至整个结构建立完成。
2) 基于挤压3D打印技术
基于挤压技术的熔融沉积成型工艺（FDM）是常用的3D微流体制备方法。FDM技术使用热塑性材料，通常为丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）或聚乳酸（PLA），这些材料以线状卷绕在填充物的线轴上。
熔丝被送入加热的挤出头，熔化成液态，挤出头可在水平和垂直方向移动。打印机根据由3D模型切片生成的层次信息，将熔化材料逐层堆叠在建造平台上。
每层凝固后，打印机移动到下一层并重复此过程，直到整个模型打印完成。后续处理类似于牺牲元件法中的牺牲材料，最终获得所需的3D微流体结构。
FDM技术具有低成本、高灵敏度和易操作等优点，但其打印表面质量较其他高精度技术差，打印过程中生成的支撑结构需要手动移除，增加了后续处理的复杂性。
3) 喷墨3D打印技术
喷墨3D打印技术是一种新颖的3D打印方法，与传统的层叠堆积技术（如FDM）不同。喷墨3D打印通过喷射液体材料（如聚合物、陶瓷或金属颗粒的悬浮液）来构建物体，而非使用熔丝或光固化树脂。
喷墨头将液体材料以微小液滴喷射到建造平台上，并利用紫外线或其他光源固化液滴中的材料。打印过程逐层进行，喷墨头根据设计的3D模型准确喷射液体材料，逐步堆叠形成目标结构。
打印完成后，需要固化或烘干，以确保物体的稳定性和硬度。此外，该技术还可以根据需要构建不同结构的通道图型。
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