„Pachnący” atrament do druku 3D jest tutaj_Blog PTJ

Usługi obróbki CNC Chiny

„Pachnący” atrament do druku 3D jest tutaj

2021-11-15

Naukowcy z Uniwersytetu Technologicznego Nanyang (NTU Singapore) znaleźli sposób na wykorzystanie pyłku słonecznika do opracowania atramentu do druku 3D, który można wykorzystać do wytwarzania części przydatnych w inżynierii tkankowej, testowaniu toksyczności i dostarczaniu leków.

Ten pozyskiwany z pyłku atrament zachowuje swój kształt po nałożeniu na powierzchnię, co czyni go realną alternatywą dla atramentów stosowanych obecnie w druku 3D (znanym również jako biodrukowanie) w dziedzinie biomedycyny. Takie atramenty są zwykle miękkie i delikatne, więc gdy biodrukarka nakłada atrament warstwa po warstwie, trudno jest zachować kształt i strukturę 3D wymaganą przez produkt końcowy.

Aby zilustrować funkcję atramentu do drukowania 3D na bazie pyłków, naukowcy z Uniwersytetu Technologicznego Nanyang w Singapurze wydrukowali „rusztowanie” tkanki biologicznej. Badania laboratoryjne wykazały, że nadaje się do adhezji i wzrostu komórek, co jest niezbędne do regeneracji tkanek.

Zespół badawczy powiedział, że to nowe zastosowanie pyłku zostało opisane w artykule naukowym na okładce czasopisma naukowego Advanced Functional Materials, podkreślając jego potencjał jako zrównoważonej alternatywy dla obecnych atramentów do biodruku.

Pachnący atrament do druku 3D jest tutaj

Współautor badania, profesor Cho Nam-Joon z School of Materials Science and Engineering, NTU, powiedział, że biodruk może być wyzwaniem, ponieważ używany materiał atramentowy jest zwykle zbyt miękki, co oznacza, że ​​struktura produktu jest oczekuje się, że zawali się podczas procesu drukowania. . Wydrukować. Dostosowując właściwości mechaniczne pyłku słonecznika, opracowaliśmy hybrydowy atrament na bazie pyłku, który może być używany do drukowania struktur o dobrej integralności strukturalnej. Wykorzystanie pyłków do drukowania 3D to duże osiągnięcie w tworzeniu atramentów pyłkowych, które są trwałe i niedrogie. Biorąc pod uwagę, że istnieje wiele gatunków pyłków o różnych rozmiarach, kształtach i właściwościach powierzchni, zawiesiny mikrożeli pyłkowych można wykorzystać do stworzenia nowej klasy przyjaznych dla środowiska materiałów do drukowania 3D.

Współautor badania i adiunkt Song Juha ze Szkoły Chemii i Inżynierii Biomedycznej NTU powiedział, że nasze wyniki badań mogą otworzyć nowe drzwi dla niestandardowych elastycznych membran, które idealnie dopasowują się do konturów ludzkiej skóry, takich jak opatrunki na rany lub maska ​​na twarz. Taka miękka i elastyczna folia jest zwykle wytwarzana w oparciu o płaską geometrię, więc po nałożeniu na duży obszar skóry (taki jak twarz lub stawy i inne często poruszające się obszary) spowoduje problemy, takie jak pęknięcie międzywarstwy lub słabe dopasowanie. Atrament do drukowania 3D na bazie pyłku charakteryzuje się biokompatybilnością, elastycznością i niskim kosztem. Możemy wykonać folię dopasowującą się do konturów ludzkiej skóry i dającą się wyginać bez zrywania.

W skład zespołu badawczego wchodzi również adiunkt Jang Taesik z Uniwersytetu Chosun w Korei Południowej.

Profesor Paul S. Weiss, wybitny profesor chemii i biochemii, bioinżynierii oraz inżynierii materiałowej i inżynierii materiałowej na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles (który nie brał udziału w badaniu) powiedział, że pyłek jest fascynującym i zrównoważonym bio-nanomateriałem z niezliczoną ilością zastosowań. Song, Cho i ich zespół dodają go teraz do arsenału, który można budować na większą skalę poprzez produkcję addytywną i drukowanie 3D, dodając go do atramentu.

Dr Jeffrey S. Glenn, dyrektor Hepatitis and Liver Tissue Engineering Center w Stanford Medical School (który nie był zaangażowany w badanie), dodał, że jest to bardzo ekscytujący artykuł, który demonstruje zdolność drukowania 3D niestandardowych struktur do produkcji i Ciągłe, tanie i nietoksyczne materiały do ​​dostarczania leków.

Jak opracować atrament hybrydowy na bazie pyłku?

Najczęściej stosowaną obecnie metodą biodrukowania jest biodrukowanie oparte na wytłaczaniu, w którym atrament jest w sposób ciągły dozowany z dysz i osadzany wzdłuż zdefiniowanej cyfrowo ścieżki, aby utworzyć strukturę 3D warstwa po warstwie.

Jednym z wyzwań tego podejścia jest to, że trudno jest zachować trójwymiarową strukturę i kształt miękkich i delikatnych materiałów (takich jak hydrożele, komórki i biopolimery) bez dodatkowego wsparcia. Zwykle stosuje się strukturę zwaną matrycą nośną, w której miękki atrament osadza się podczas procesu drukowania. Powoduje to jednak marnotrawstwo, ponieważ matryca podporowa staje się bezużyteczna po wydrukowaniu.

Adiunkt Song powiedział, że poprzednie prace badawcze koncentrowały się na opracowaniu specjalnych bio-tuszów do wydajnego osadzania i drukowania poprzez mieszanie hydrożeli z włóknami lub cząsteczkami. Główną wadą tego hydrożelowego atramentu kompozytowego jest zatkanie dyszy, co ma wyższą zawartość takich włókien lub cząstek. W przeciwieństwie do tego, opracowany przez nas hybrydowy atrament pyłkowy ma wystarczającą wytrzymałość mechaniczną, aby zachować swoją strukturę podczas zapychania drukarki.

Proces opracowywania tego hybrydowego atramentu na bazie pyłku rozpoczął się od uprawy wytrzymałego pyłku słonecznika w roztworze alkalicznym, przyjaznego dla środowiska procesu podobnego do wytwarzania mydła, który zajmuje sześć godzin, aby utworzyć cząstki pyłku mikrożelu.

Następnie zmieszaj mikrożel pyłkowy z hydrożelem, takim jak alginian (naturalny polimer zwykle otrzymywany z brunatnych wodorostów) lub kwas hialuronowy (przezroczysta lepka substancja naturalnie wytwarzana przez organizm), aby uzyskać ostateczny hybrydowy tusz pyłkowo-hydrożelowy.

Rusztowania na bazie pyłku do hodowli komórek i dostarczania leków

W ramach weryfikacji koncepcji naukowcy wydrukowali w ciągu 12 minut pięciowarstwowe rusztowanie do inżynierii tkankowej, które można wykorzystać do hodowli komórek. Kolagen jest następnie dodawany do rusztowania, aby zapewnić punkty zakotwiczenia, w których komórki mogą przylegać i rosnąć.

Następnie naukowcy wysadzili ludzkie komórki na rusztowaniu i odkryli, że jego wydajność wysiewania komórek wynosiła od 96% do 97%. Jest to porównywalne z działaniem hydrożeli z odwróconymi kryształami koloidalnymi (ICC), które są szeroko stosowane jako platformy do hodowli komórek 3D, ale ich produkcja jest czasochłonna i pracochłonna.

Biorąc pod uwagę, że pyłek reaguje na zmiany pH — gdy środowisko staje się kwaśne lub zasadowe — zespół NTU przetestował również wykonalność stentów 3D jako systemu dostarczania leków reagującego na bodźce. Kiedy fluorescencyjny czerwony barwnik został upuszczony na stent, naukowcy odkryli, że cząsteczki mikrożelu pyłku stopniowo uwalniały barwnik do stentu. Ilość i szybkość uwalniania wzrastała wraz z dodatkiem kwasu. Naukowcy twierdzą, że sugeruje to, że stenty pyłkowe mogą być używane jako system dostarczania leków o kontrolowanym uwalnianiu. Profesor Cho powiedział: „Cząstki mikrożelu pyłkowego mają pustą strukturę otoczki, co oznacza, że ​​mogą być wykorzystywane do przenoszenia leków, komórek lub biocząsteczek na platformach dostarczania leków o dostosowanych strukturach 3D.

Ze względu na właściwości pyłku jako odpowiedzi na bodźce, stenty pyłkowe mogą być również stosowane jako inteligentne nośniki leków. Na przykład, możemy jeszcze bardziej spowolnić uwalnianie leków alginianowych, powlekając cienką warstwą stent na bazie pyłku i stymulować uwalnianie przez wprowadzenie kwasu.

Oparta na pyłku struktura nośna do miękkich atramentów do druku 3D

Naukowcy odkryli również, że miękkie i elastyczne cząstki mikrożelu pyłkowego pochodzące z twardych ziaren pyłku można wykorzystać jako nadającą się do recyklingu matrycę nośną do drukowania 3D w dowolnej formie, w której osadzany jest miękki atrament. Po utwardzeniu atramentu matryca nośna zapobiega zapadaniu się drukowanej struktury.

Aby przetestować wykonalność swojej metody, naukowcy wykorzystali mikrożel pyłkowy jako podporę do wykonania drukowanej w 3D siatki z gumy silikonowej na łokieć, która może zachować kształt siatki podczas drukowania.

Po utwardzeniu wydrukowanego produktu w mikrożelu pyłkowym w temperaturze 75°C (167°F) przez 24 godziny, naukowcy odkryli, że wydrukowana trójwymiarowa siatka z gumy silikonowej może dostosowywać się do krzywizny ludzkiego łokcia. Odkryli również, że właściwości mechaniczne próbek gumy silikonowej wydrukowanych i utwardzonych w matrycy mikrożelu pyłkowego były podobne do właściwości próbek wykonanych tradycyjnymi metodami odlewania.

Zastosowanie pyłku w dziedzinie biomedycyny opiera się na ponownym wykorzystaniu przez zespół badawczy NTU ziaren pyłku (naturalnego zasobu odnawialnego) jako różnorodnych przyjaznych dla środowiska materiałów alternatywnych, od przyjaznego dla środowiska papieru po biodegradowalne gąbki, które można nasączyć zanieczyszczeniami olejowymi .

Badania te wpisują się w ambicje badawcze Nantah zawarte w planie strategicznym 2025, którego celem jest przekształcenie inwencji i kreatywności w wyniki poprawiające efektywność ekonomiczną i jakość życia.

Zespół stara się teraz nawiązać współpracę z branżą, aby udoskonalić swoje innowacje w zakresie drukowania 3D i promować ich zastosowania komercyjne.

Link do tego artykułu: „Pachnący” atrament do druku 3D jest tutaj

Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/,thanks!


warsztat obróbki cncPTJ® zapewnia pełen zakres niestandardowej precyzji obróbka cnc Chiny usługi.Certyfikat ISO 9001:2015 i AS-9100. Szybka precyzja w 3, 4 i 5 osiach Obróbka CNC usługi w tym frezowanie, metalowa blacha zgodnie ze specyfikacją klienta, możliwość obróbki części metalowych i plastikowych z tolerancją +/- 0.005 mm. Usługi dodatkowe obejmują szlifowanie CNC i konwencjonalne, cięcie laserowe,wiercenie,odlewanie, blacha i cechowanie.Zapewnienie prototypów, pełnych serii produkcyjnych, wsparcia technicznego i pełnej kontroli.Służy motoryzacyjnyAerospace, forma i oprawa, oświetlenie led,medyczny,rower i konsument elektronika branże. Dostawa na czas.Opowiedz nam trochę o budżecie Twojego projektu i przewidywanym czasie realizacji. Opracujemy z tobą strategię, aby zapewnić najbardziej opłacalne usługi, które pomogą ci osiągnąć swój cel, zapraszamy do kontaktu z nami ( sprzedaz@pintejin.com ) bezpośrednio do nowego projektu.


Odpowiedz w ciągu 24 godzin

Infolinia:+86-769-88033280 E-mail: sales@pintejin.com

Proszę umieścić plik(i) do przesłania w tym samym folderze i ZIP lub RAR przed załączeniem. Przesyłanie większych załączników może potrwać kilka minut w zależności od szybkości lokalnego internetu :) W przypadku załączników powyżej 20 MB kliknij  WeTransfer i wyślij do sprzedaz@pintejin.com.

Po wypełnieniu wszystkich pól będziesz mógł wysłać swoją wiadomość/plik :)