創客空間該怎麼用？MIT研究員成功用其降低醫療診斷器的成本

近十多年來，微流體技術（microfluidics）被科學家們認為有可能徹底革新物質分析測試方法。新型的微流體器件在診斷檢測領域不斷發展，相關的期刊論文數以千計。微流體器件，常被稱作「微縮晶片實驗室」（labs-on-a-chip），顧名思義，其分析系統能夠在亞毫米的尺寸範圍內獨立運行。微流體器件高效的檢測速度和方便攜帶的較小尺寸，使其在個性化健康監測（personalized health monitoring）領域有極大前景。

例如用來檢測某人的膽固醇含量，或是用於戰地醫院等缺乏實驗室檢測設施區域的醫療診斷。但是，微流體器件目前仍處於實驗室項目階段，還沒有形成商業化產品。

傳統的微流體器件製造需要有專門的高級技術工程師和配備有複雜的光刻設備的超凈間。專業技能和昂貴設施，使得微流體器件的製造生產很難擴大到工業化量產的規模，因此，商業界普遍不看好對微流體器件的研發投資。不過近來，麻省理工學院林肯實驗室（MIT Lincoln Laboratory）的研究員們提出了一種可行的方法，使得微流體器件的大量製造成為可能。

最近發表在Trends in Biotechnology的論文中，來自麻省理工學院林肯實驗室生物工程系統和技術組的David Walsh，David Kong和Peter Carr，和來自美國東北大學的Shashi Murthy，展示了利用創客空間（spacemaker，典型的共享設備平台，提供諸如3D印表機和激光切割機等工具來製造各類器件）搭建的微流體器件製造平台。

圖 | 發表論文的共同作者Peter Carr（左）和David Walsh（中），林肯實驗室的TOIL創客空間的管理員David Scott（右）

首先，利用創客空間平台製造微流體器件成本低廉。Walsh 指出，加入一個創客空間每月支付的費用相當於加入健身俱樂部的會費，而使用一間超凈室每月的花費在幾千至幾萬美元不等。同時，3D印表機、激光切割機和繪圖機（使用數字控制的小刀裁出設計圖案的機器）能夠充分利用較低成本的材料（比如塑料，紙和層壓板），在幾分鐘內製造出功能型的微流體器件，而造價僅佔光刻製備方法的一小部分。

其次，利用創客空間可以縮短器件的研發測試周期。論文中展示了微流體器件的快速成型步驟：1、使用電腦軟體設計出各部件的模型圖；2、用激光切割機或繪圖機按照設計圖切割出各部件3、通過壓合的方法把各部件組裝成微流體器件。此外，採用新型3D列印系統也能夠快速製造出微流體器件，而且製備出的微流體器件透光性更好，滲漏的可能性也更小。

最後，在創客空間製造微流體器件的另一優勢在於，其社群成員已掌握多種專業技能，因此沒有必要額外僱傭受過專業技能訓練的器件生產員工，例如CAD繪圖員或是熟悉3D列印或切割工具的專業操作員。

研究員們在林肯實驗室的創客空間（Technology Office Innovation Laboratory, TOIL)中，利用3D印表機或是激光切割機可以製造出各種「微縮晶片實驗室」器件。這些器件主要應用於生物醫學領域。

但據Walsh說，他們同樣可以為其他領域的分析測試定製相應微流體器件。Walsh具體描述了某個微流體器件的檢測過程。器件外形和光碟類似，圓盤上面刻有細線圖案，即是流體的通道。把流體（如生物試樣）注射進圓盤的一個埠，然後用一個便宜的旋轉器帶動圓盤旋轉，旋轉過程中產生的離心力「推動」蛋白質通過器件中的流體通道，與通道中的化學試劑發生反應，結果可能導致化學試劑顏色變化或是產生熒光，由此可以證明目標生物標誌物的存在並測得其含量，從而達到檢測的目的。

圖 | 林肯實驗室的TOIL創客空間製造出的用於各種檢測的微流體器件

僅在麻省理工學院的校園內就有28個創客空間在運作，Carr希望他們在創客空間搭建的微流體製造平台，能夠更多人提供更多機會去接觸和應用微流體技術。「除了我所處的微流體技術和合成生物學的交叉領域，我希望普通生物學實驗室也能關注我們發表的論文，並嘗試微流體技術。」

論文作者們也希望創客空間能夠加強對學生在微流體技術方面的培訓。Walsh和David Scott（創客空間TOIL的管理員）都表示，如果學生在創客空間接受過一些微流體技術方面的訓練，使用傳統的工具設備，自主設計、製作並組裝成各式器件，很有可能會激發他們對此領域的研究興趣。

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