3D printed microfluidic devices: Enablers and barriers

Lab on a Chip

Volumn 16, Issue 11, 2016, Pages 1993-2013

  Waheed, Sidra ^a,b   Cabot, Joan M ^a,b   Macdonald, Niall P ^a,b   Lewis, Trevor ^b   Guijt, Rosanne M ^a   Paull, Brett ^a,b   Breadmore, Michael C ^a,b  

^a UNIVERSITY OF TASMANIA   (Australia)

^b UNIVERSITY OF TASMANIA   (Australia)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COMPUTER AIDED DESIGN; COMPUTER MODEL; COMPUTER SYSTEM; FUSED DEPOSITION MODELLING; MICROFLUIDICS; NANOFABRICATION; POLYMERIZATION; PRIORITY JOURNAL; REVIEW; STEREOLITHOGRAPHY; SURFACE PROPERTY; THREE DIMENSIONAL PRINTING;

EID: 84971344196     PISSN: 14730197     EISSN: 14730189     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c6lc00284f     Document Type: Review

References (129)

1. H. Becker Lab Chip 2009 9 2119 2122
2. C. W. Hull, US Pat., 06/638905, 1986
3. J. Harrop and R. Gordon, 3D Printing 2015-2025: Technolgies, Markets, Players. Current usage future application and market forecasts IDTechEX, 2014
4. 3D printing market to grow to 16.2 billion USD in 2018, Met. Powder Rep., 2014, vol. 69, p. 42, Available at: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0026065714701389
5. P. Kim K. W. Kwon M. C. Park S. H. Lee S. M. Kim K. Y. Suh BioChip J. 2008 2 1 11
6. H. Becker L. E. Locascio Talanta 2002 56 267 287
7. M. Focke D. Kosse C. Muller H. Reinecke R. Zengerle F. von Stetten Lab Chip 2010 10 1365 1386
8. A. Waldbaur H. Rapp K. Länge B. E. Rapp Anal. Methods 2011 3 2681 2716
9. M. Vaezi H. Seitz S. Yang Int. J. Adv. Des. Manuf. Technol. 2013 67 1721 1754
10. V. Gupta M. Talebi J. Deverell S. Sandron P. N. Nesterenko B. Heery F. Thompson S. Beirne G. G. Wallace B. Paull Anal. Chim. Acta 2016 910 84 94
11. A. K. Au W. Huynh L. F. Horowitz A. Folch Angew. Chem., Int. Ed. 2016 55 3862 3881
12. M. Singh H. M. Haverinen P. Dhagat G. E. Jabbour Adv. Mater. 2010 22 673
13. http://www.custompartnet.com/wu/jetted-photopolymer, (accessed November, 2015)
14. B.-J. De Gans P. C. Duineveld U. S. Schubert Adv. Mater. 2004 16 203 213
15. K. K. B. Hon L. Li I. M. Hutchings CIRP Ann. 2008 57 601 620
16. C.-T. Chen, ch. Inkjet printing of microcomponents: theory, design, characteristics and applications, in Features of Liquid Crystal Display Materials and Processes, ed., N. Kamanina, InTech, 2011, pp. 43-60
17. A. Pfister R. Landers A. Laib U. Hübner R. Schmelzeisen R. Mülhaupt J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2004 42 624 638
18. E. Sachs M. Cima P. Williams D. Brancazio J. Cornie J. Eng. Ind. 1992 114 481 488
19. T. Femmer I. Flack M. Wessling Chem. Ing. Tech. 2016 535 552
20. http://www.custompartnet.com/wu/3d-printing, (accessed November, 2015)
21. http://www.stratasys.com/materials/polyjet/digital-materials, (accessed November 2015)
22. J. C. McDonald M. L. Chabinyc S. J. Metallo J. R. Anderson A. D. Stroock G. M. Whitesides Anal. Chem. 2002 74 1537 1545
23. A. Bonyár H. Sántha B. Ring M. Varga J. G. Kovács G. Harsányi Protein Eng. 2010 5 291 294
24. A. Bonyár H. Sántha M. Varga B. Ring A. Vitéz G. Harsányi Int. J. Mater. Form. 2014 7 189 196
25. R. Walczak K. Adamski J. Micromech. Microeng. 2015 25 085013
26. G. D. Hoople, D. A. Rolfe, K. C. McKinstry, J. R. Noble, D. A. Dornfeld and A. P. Pisano, Comparison of Microscale Rapid Prototyping Techniques for Microfluidic Applications, American Society of Mechanical Engineers, 2014
27. K. Takada H.-B. Sun S. Kawata Appl. Phys. Lett. 2005 86 071122
28. J. M. Lee M. Zhang W. Y. Yeong Microfluid. Nanofluid. 2016 20 1 15
29. Y. Hwang O. H. Paydar R. N. Candler Sens. Actuators, A 2015 226 137 142
30. J. O'Connor J. Punch N. Jeffers J. Stafford J. Phys.: Conf. Ser. 2014 525 012009
31. K. G. Lee K. J. Park S. Seok S. Shin J. Y. Park Y. S. Heo S. J. Lee T. J. Lee RSC Adv. 2014 4 32876 32880
32. S. A. Gowers V. F. Curto C. A. Seneci C. Wang S. Anastasova P. Vadgama G.-Z. Yang M. G. Boutelle Anal. Chem. 2015 87 7763 7770
33. O. Paydar C. Paredes Y. Hwang J. Paz N. Shah R. Candler Sens. Actuators, A 2014 205 199 203
34. R. D. Sochol E. Sweet C. C. Glick S. Venkatesh A. Avetisyan K. F. Ekman A. Raulinaitis A. Tsai A. Wienkers K. Korner K. Hanson A. Long B. J. Hightower G. Slatton D. C. Burnett T. L. Massey K. Iwai L. P. Lee K. S. J. Pisterbi L. Lin Lab Chip 2016 16 668 678
35. B. C. Gross K. B. Anderson J. E. Meisel M. I. McNitt D. M. Spence Anal. Chem. 2015 87 6335 6341
36. J. L. Erkal A. Selimovic B. C. Gross S. Y. Lockwood E. L. Walton S. McNamara R. S. Martin D. M. Spence Lab Chip 2014 14 2023 2032
37. N. P. Macdonald F. Zhu C. J. Hall J. Reboud P. S. Crosier E. E. Patton D. Wlodkowic J. M. Cooper Lab Chip 2016 291 297
38. P. J. Bártolo, Stereolithography: Materials, Processes and Applications, Springer, 2011
39. F. P. Melchels J. Feijen D. W. Grijpma Biomaterials 2010 31 6121 6130
40. Y. M. Huang S. Kuriyama C. P. Jiang Int. J. Adv. Des. Manuf. Technol. 2004 24 361 369
41. X. Zheng J. Deotte M. P. Alonso G. R. Farquar T. H. Weisgraber S. Gemberling H. Lee N. Fang C. M. Spadaccini Rev. Sci. Instrum. 2012 83 125001
42. Y. Pan C. Zhou Y. Chen J. Manuf. Sci. Prod. 2012 134 051011
43. T. Billiet M. Vandenhaute J. Schelfhout S. Van Vlierberghe P. Dubruel Biomaterials 2012 33 6020 6041
44. C. Sun N. Fang D. Wu X. Zhang Sens. Actuators, A 2005 121 113 120
45. A. Waldbaur, B. Carneiro, P. Hettich and B. E. Rapp, Computer aided microfluidics (CAMF)-High-resolution projection lithography for the rapid creation of large-scale microfluidic structures, Japan, 2012
46. A. Waldbaur B. Waterkotte K. Schmitz B. E. Rapp Small 2012 8 1570 1578
47. L. Lu J. Fuh A. Nee E. Kang T. Miyazawa C. Cheah Mater. Res. Bull. 1995 30 1561 1569
48. T. H. Pang, 3D Systems Inc, 1994
49. http://www.peachyprinter.com, (accessed February, 2016)
50. G. Comina A. Suska D. Filippini Lab Chip 2014 14 424 430
51. H. N. Chan Y. Chen Y. Shu Y. Chen Q. Tian H. Wu Microfluid. Nanofluid. 2015 19 9 18
52. G. Comina A. Suska D. Filippini Lab Chip 2014 14 2978 2982
53. A. I. Shallan P. Smejkal M. Corban R. M. Guijt M. C. Breadmore Anal. Chem. 2014 86 3124 3130
54. S. Takenaga B. Schneider E. Erbay M. Biselli T. Schnitzler M. Schöning T. Wagner Phys. Status Solidi A 2015 212 1347 1352
55. C.-K. Su P.-J. Peng Y.-C. Sun Anal. Chem. 2015 87 6945 6950
56. C. I. Rogers K. Qaderi A. T. Woolley G. P. Nordin Biomicrofluidics 2015 9 016501
57. A. K. Au N. Bhattacharjee L. F. Horowitz T. C. Chang A. Folch Lab Chip 2015 15 1934 1941
58. G. Comina A. Suska D. Filippini Micromachines 2015 6 437 451
59. G. Comina A. Suska D. Filippini Angew. Chem., Int. Ed. 2015 54 8708 8712
60. A. K. Au W. Lee A. Folch Lab Chip 2014 14 1294 1301
61. W. G. Patrick A. A. Nielsen S. J. Keating T. J. Levy C.-W. Wang J. J. Rivera O. Mondragón-Palomino P. A. Carr C. A. Voigt N. Oxman PLoS One 2015 10 1 18
62. X. Wang X. Cai Q. Guo T. Zhang B. Kobe J. Yang Chem. Commun. 2013 49 10064 10066
63. S. M. Oskui G. Diamante C. Liao W. Shi J. Gan D. Schlenk W. H. Grover Environ. Sci. Technol. Lett. 2015 3 1 6
64. F. Zhu, N. P. Macdonald, J. M. Cooper and D. Wlodkowic, Additive manufacturing of lab-on-a-chip devices: promises and challenges, Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE), 2013
65. T. Femmer A. J. Kuehne M. Wessling Lab Chip 2014 14 2610 2613
66. H. Gong M. Beauchamp S. Perry A. T. Woolley G. Nordin RSC Adv. 2015 5 106621 106632
67. K. C. Bhargava, B. Thompson and N. Malmstadt, Discrete elements for 3D microfluidics, PNAS, California, 2014
68. J. R. Tumbleston D. Shirvanyants N. Ermoshkin R. Janusziewicz A. R. Johnson D. Kelly K. Chen R. Pinschmidt J. P. Rolland A. Ermoshkin Science 2015 347 1349 1352
69. U. Kalsoom A. Peristyy P. N. Nesterenko B. Paull RSC Adv. 2016 6 38140 38147
70. J.-W. Choi H.-C. Kim R. Wicker J. Mater. Process. Technol. 2011 211 318 328
71. M. Göppert-Mayer Ann. Phys. 1931 401 273 294
72. W. Kaiser C. Garrett Phys. Rev. Lett. 1961 7 229
73. S. Maruo and S. Kawata, Two-photon-absorbed photopolymerization for three-dimensional microfabrication, IEEE, 1997
74. J.-F. Xing M.-L. Zheng X.-M. Duan Chem. Soc. Rev. 2015 44 5031 5039
75. Y.-L. Zhang Q.-D. Chen H. Xia H.-B. Sun Nano Today 2010 5 435 448
76. M. Farsari B. N. Chichkov Nat. Photonics 2009 3 450 452
77. R. J. Narayan A. Doraiswamy D. B. Chrisey B. N. Chichkov Mater. Today 2010 13 42 48
78. S. Kawata H.-B. Sun T. Tanaka K. Takada Nature 2001 412 697 698
79. J.-F. Xing X.-Z. Dong W.-Q. Chen X.-M. Duan N. Takeyasu T. Tanaka S. Kawata Appl. Phys. Lett. 2007 90 131106 131106
80. B. H. Cumpston S. P. Ananthavel S. Barlow D. L. Dyer J. E. Ehrlich L. L. Erskine A. A. Heikal S. M. Kuebler I.-Y. S. Lee D. McCord-Maughon Nature 1999 398 51 54
81. X.-Z. Dong Z.-S. Zhao X.-M. Duan Appl. Phys. Lett. 2008 92 091113
82. W. Haske V. W. Chen J. M. Hales W. Dong S. Barlow S. R. Marder J. W. Perry Opt. Express 2007 15 3426 3436
83. S. H. Park T. W. Lim D.-Y. Yang N. C. Cho K.-S. Lee Appl. Phys. Lett. 2006 89 173133
84. I. Sakellari E. Kabouraki D. Gray V. Purlys C. Fotakis A. Pikulin N. Bityurin M. Vamvakaki M. Farsari ACS Nano 2012 6 2302 2311
85. K. Sugioka Y. Cheng Appl. Phys. Rev. 2014 1 041303
86. G. Kumi C. O. Yanez K. D. Belfield J. T. Fourkas Lab Chip 2010 10 1057 1060
87. M. Stoneman M. Fox C. Zeng V. Raicu Lab Chip 2009 9 819 827
88. K. Venkatakrishnan S. Jariwala B. Tan Opt. Express 2009 17 2756 2762
89. W. Zhou S. M. Kuebler K. L. Braun T. Yu J. K. Cammack C. K. Ober J. W. Perry S. R. Marder Science 2002 296 1106 1109
90. D. Wu Q.-D. Chen L.-G. Niu J.-N. Wang J. Wang R. Wang H. Xia H.-B. Sun Lab Chip 2009 9 2391 2394
91. C. A. Coenjarts C. K. Ober Chem. Mater. 2004 16 5556 5558
92. J. Wang Y. He H. Xia L.-G. Niu R. Zhang Q.-D. Chen Y.-L. Zhang Y.-F. Li S.-J. Zeng J.-H. Qin Lab Chip 2010 10 1993 1996
93. Y. He B.-L. Huang D.-X. Lu J. Zhao B.-B. Xu R. Zhang X.-F. Lin Q.-D. Chen J. Wang Y.-L. Zhang Lab Chip 2012 12 3866 3869
94. H. Xia J. Wang Y. Tian Q. D. Chen X. B. Du Y. L. Zhang Y. He H. B. Sun Adv. Mater. 2010 22 3204 3207
95. Y. Tian Y.-L. Zhang J.-F. Ku Y. He B.-B. Xu Q.-D. Chen H. Xia H.-B. Sun Lab Chip 2010 10 2902 2905
96. T. W. Lim Y. Son Y. J. Jeong D.-Y. Yang H.-J. Kong K.-S. Lee D.-P. Kim Lab Chip 2011 11 100 103
97. B. B. Xu H. Xia L. G. Niu Y. L. Zhang K. Sun Q. D. Chen Y. Xu Z. Q. Lv Z. H. Li H. Misawa Small 2010 6 1762 1766
98. Y. Hanada K. Sugioka I. Shihira-Ishikawa H. Kawano A. Miyawaki K. Midorikawa Lab Chip 2011 11 2109 2115
99. B.-B. Xu Z.-C. Ma L. Wang R. Zhang L.-G. Niu Z. Yang Y.-L. Zhang W.-H. Zheng B. Zhao Y. Xu Lab Chip 2011 11 3347 3351
100. B.-B. Xu R. Zhang X.-Q. Liu H. Wang Y.-L. Zhang H.-B. Jiang L. Wang Z.-C. Ma J.-F. Ku F.-S. Xiao Chem. Commun. 2012 48 1680 1682
101. B.-B. Xu Y.-L. Zhang H. Xia W.-F. Dong H. Ding H.-B. Sun Lab Chip 2013 13 1677 1690
102. K. Sugioka J. Xu D. Wu Y. Hanada Z. Wang Y. Cheng K. Midorikawa Lab Chip 2014 14 3447 3458
103. S. S. Crump, US Pat., 07/429012, 1992
104. D. T. Pham R. S. Gault Int. J. Mach. Tool Manu. 1998 38 1257 1287
105. B. R. Ringeisen R. K. Pirlo P. K. Wu T. Boland Y. Huang W. Sun Q. Hamid D. B. Chrisey MRS Bull. 2013 38 834 843
106. A. L. Rutz K. E. Hyland A. E. Jakus W. R. Burghardt R. N. Shah Adv. Mater. 2015 27 1607 1614
107. L. Novakova-Marcincinova I. Kuric Manuf. and Ind. Eng. 2012 11 24 27
108. H. N. Chia B. M. Wu J. Biol. Eng. 2015 9 4
109. W. Zhong F. Li Z. Zhang L. Song Z. Li Mater. Sci. Eng., A 2001 301 125 130
110. C. Ziemian P. Crawn III Rapid Prototyp. J. 2001 7 138 147
111. M. D. Symes P. J. Kitson J. Yan C. J. Richmond G. J. Cooper R. W. Bowman T. Vilbrandt L. Cronin Nat. Chem. 2012 4 349 354
112. P. J. Kitson M. H. Rosnes V. Sans V. Dragone L. Cronin Lab Chip 2012 12 3267 3271
113. P. J. Kitson M. D. Symes V. Dragone L. Cronin Chem. Sci. 2013 4 3099 3103
114. J. L. Moore A. McCuiston I. Mittendorf R. Ottway R. D. Johnson Microfluid. Nanofluid. 2011 10 877 888
115. J. M. Chen P.-C. Huang M.-G. Lin Microfluid. Nanofluid. 2007 4 427 437
116. Y. He J. Qiu J. Fu J. Zhang Y. Ren A. Liu Microfluid. Nanofluid. 2015 19 447 456
117. Karteek Kadimisetty Islam M. Mosa Spundana Malla Jennifer E. Satterwhite-Warden Tyler M. Kuhns R. C. Faria N. H. Lee J. F. Rusling Biosens. Bioelectron. 2016 77 188 193
118. D. P. Kise M. J. Reddish R. B. Dyer J. Micromech. Microeng. 2015 25 124002
119. G. W. Bishop J. Satterwhite S. Bhakta K. Kadimisetty K. M. Gillette E. Chen J. F. Rusling Anal. Chem. 2015 87 5437 5443
120. D. Chudobova K. Cihalova S. Skalickova J. Zitka M. A. M. Rodrigo V. Milosavljevic D. Hynek P. Kopel R. Vesely V. Adam Electrophoresis 2015 36 457 466
121. L. Krejcova L. Nejdl M. A. M. Rodrigo M. Zurek M. Matousek D. Hynek O. Zitka P. Kopel V. Adam R. Kizek Biosens. Bioelectron. 2014 54 421 427
122. D. Sher, Dolomite's Fluidic Factory 3D Prints $1 Microfluidic Chips, http://3dprintingindustry.com/2015/10/27/dolomites-fluidic-factory-3d-prints-1-microfluidic-chips/, (accessed November, 2015)
123. L. Donvito L. Galluccio A. Lombardo G. Morabito A. Nicolosi M. Reno J. Micromech. Microeng. 2015 25 035013
124. C. Martino S. Berger R. C. Wootton Lab Chip 2014 14 4178 4182
125. C. Chen Y. Wang S. Y. Lockwood D. M. Spence Analyst 2014 139 3219 3226
126. K. B. Anderson S. Y. Lockwood R. S. Martin D. M. Spence Anal. Chem. 2013 85 5622 5626
127. J. M. Cabot E. Fuguet M. Rosés P. Smejkal M. C. Breadmore Anal. Chem. 2015 87 6165 6172
128. W. Lee D. Kwon W. Choi G. Y. Jung A. K. Au A. Folch S. Jeon Sci. Rep. 2015 5 7717
129. K.-I. Kamei Y. Mashimo Y. Koyama C. Fockenberg M. Nakashima M. Nakajima J. Li Y. Chen Biomed. Microdevices 2015 17 1 8