極細ワイヤーを「あやとり」のように配置するだけで 高密度3次元マイクロ流路構造の作製に成功 ~生物医学研究への応用と低コストによるデバイス作製に期待~

2026-04-14 香川大学

香川大学の寺尾京平教授らは、極細ワイヤーを「あやとり」のように配置するだけで、高密度な三次元マイクロ流路構造を作製する新手法を開発した。ワイヤーをねじることで断面に自然な密集構造が生じる幾何学原理を利用し、これを樹脂に転写することで、直径数十μmの微小ノズルを高密度に配置したデバイスを実現。従来必要だった半導体加工や高精度3Dプリントを不要とし、低コストかつ簡便に製造可能である。各ノズルは独立制御が可能で、局所的な細胞・組織解析や特定細胞の回収に応用できるほか、高解像度バイオプリンティングにも展開が期待される。生物医学研究とデバイス開発の両面で有用な技術である。

極細ワイヤーを「あやとり」のように配置するだけで 高密度3次元マイクロ流路構造の作製に成功 ~生物医学研究への応用と低コストによるデバイス作製に期待~

<関連情報>

ねじり細線モールドを用いた高密度二次元マイクロノズルアレイの簡便な作製 Facile fabrication of high-density two-dimensional micronozzle arrays using twisted thin-wire molds

Koki Takahashi and Kyohei Terao
Lab on a Chip  Published:10 Apr 2026
DOI:https://doi.org/10.1039/D6LC00036C

Abstract

High-density two-dimensional (2D) micronozzle arrays with independently addressable microchannels are essential components for microfluidic probes, localized biochemical processing, and emerging micronozzle-based biofabrication systems. However, existing fabrication approaches typically rely on photolithography, multilayer stacking, or additive manufacturing, which can impose practical limitations in terms of fabrication complexity, scalability, and accessibility as micronozzle density increases. Here, we report a lithography-free fabrication method for high-density 2D micronozzle arrays based on a twisted thin-wire molding approach. By rotationally skewing thin sacrificial wires between two perforated plates and molding an elastomeric material, a dense wire arrangement is formed at a predefined plane. Sectioning at this plane yields closely packed micronozzle arrays with independent channel connectivity. Using 30 μm-diameter wire molds, a 4 × 4 micronozzle array was fabricated with an average aperture diameter of 35 μm and a center-to-center spacing of approximately 85 μm. Hydrodynamic flow confinement experiments demonstrated stable and parallel localized flow control, with confinement areas reduced to approximately 14% of those reported for multilayer-stacked microfluidic probes with a micronozzle array. The proposed approach provides a simple and scalable method for fabricating high-density micronozzle arrays and may facilitate broader adoption of advanced microfluidic probe architectures and nozzle-based biofabrication platforms.

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