一项发表于《 Microsystems & Nanoengineering》的研究提出了一种基于混合增材制造的微流控人工肺开发新策略。该研究由国外科研团队完成，核心在于结合牺牲性异麦芽（isomalt）骨架的挤出打印技术与聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜的旋涂工艺，成功制造出具有11层交替血气通道的高性能微流控血液氧合器（MBOs）。这一技术突破解决了传统光刻工艺在可扩展性上的局限，以及现有3D打印树脂工艺中通道堵塞和溶剂毒性问题，为早产儿呼吸窘迫综合征（RDS）的体外生命支持提供了新的硬件基础。
微流控血液氧合器因其极低的预充血量和高气体交换效率，被视为传统膜式氧合器的理想替代品，尤其适用于体重仅1公斤左右的早产儿。现有的MBOs制造主要依赖二维光刻技术，受限于晶圆尺寸（通常最大为12英寸），难以通过平面扩展来满足临床所需的血气交换面积，且多层连接易导致血栓形成和预充血量增加。增材制造（AM）被引入以克服这些挑战，但直接打印PDMS或牺牲模具铸造法往往面临膜厚过大、通道通畅率低等瓶颈。例如，使用丙酮溶解牺牲模具不仅不符合临床制造标准，还存在残留溶剂渗出的风险；而光固化树脂打印则因粘度问题，常导致微通道内部树脂残留，造成部分通道闭塞。
针对上述痛点，研究团队开发了一种无毒性、全水基的混合制造工艺。利用气动挤出打印机将异麦芽在90°C以上熔融状态下挤出，形成牺牲性微通道骨架。异麦芽作为一种生物安全且可溶于水的碳水化合物玻璃混合物，其挤出行为受进料速率和压力的控制。通过调整进料速率（如100 mm/min至600 mm/min）和挤出压力（100 kPa至500 kPa），可以调控沉积丝线的宽度和通道间隙指数（GFI）。在400 kPa压力和300 mm/min进料速率下，可打印出宽度为503 ± 13 µm的通道，保持结构支撑。随后，通过旋涂技术在骨架表面形成平均厚度为172 µm的PDMS结构膜。最后，将组装好的模块置于热水浴中超声处理，异麦芽骨架完全溶解并被热水冲洗，留下中空且通畅的微通道网络。
在单层氧合器模块（SOMs）的测试中，该工艺实现了的通道通畅率和0%的泄漏率。每个SOM包含76个血流通道的夹层结构，中间由PDMS膜分隔。爆破压力测试显示，中央气体交换模块能承受158 mmHg的压力而无分层现象，安全系数约为2.5，远超临床操作所需的压力范围（20-60 mmHg）。体外猪全血实验表明，在6 mL/min的血流速度下，SOMs能将血液氧饱和度从基线的63.6%提升至91%，增幅达27%，且压降仅为43 mmHg，符合无泵运行的要求。理论模型预测在7 mL/min时仅能提升25%的饱和度，实际测试显示低流速下氧合效率更高。
基于单层模块的性能数据，研究团队进一步制造了包含11层（5层血流、6层气流）的多层氧合器模块（MOMs），旨在支持1公斤体重的早产儿。该配置总预充血量仅为1.35 mL，远低于体外循环允许的最大血容量（10 mL）。X射线计算机断层扫描（XCT）图像证实了多层结构的完整性，异麦芽骨架去除后形成了清晰的中空通道网络。在猪全血测试中，当血流速度达到目标值30 mL/min时，设备压降为55 ± 4 mmHg，处于无泵运行的可行范围内。此时，血液氧饱和度从基线的59.6%提升至86.3%，增幅达27%。在高流速（40 mL/min）下，由于血液在交换膜表面的停留时间缩短，氧合效率略有下降至25%的增幅，但设备仍能在高压降边缘保持有效运行。
从供应链和工程化角度来看，该混合制造工艺的核心优势在于其“可扩展性”与“生物安全性”的结合。对于中国医疗器械制造商而言，异麦芽作为牺牲材料无需使用有毒溶剂，简化了后处理流程并降低了环保合规成本。挤出打印的精度控制（如进料速率与压力的匹配）对通道几何形状的均匀性至关重要，这要求生产设备具备高精度的运动控制和闭环反馈系统。PDMS旋涂工艺的膜厚一致性直接决定气体交换效率，需关注大面积旋涂时的边缘效应和厚度均匀性控制。
对于从事微流控芯片或人工器官研发的中国企业，该研究提供了重要的技术参考路径：牺牲模板法结合薄膜沉积是解决复杂3D中空结构制造的有效手段。在采购相关设备时，应重点关注高精度挤出打印头（支持高温生物相容性材料）和大型旋涂机的稳定性。由于异麦芽可溶于水，清洗工艺需确保无残留，建议引入超声波辅助清洗环节以保障通道通畅。未来，若能将此工艺与自动化层压技术结合，有望实现微流控氧合器的规模化生产，降低单件成本，为新生儿重症监护提供更经济、高效的体外生命支持方案。