Bu makale, akıllı uyaranlara duyarlı yumuşak robotlar üretmek için bir 4D baskı stratejisini açıklamaktadır. Bu yaklaşım, akıllı manipülatörler, elektronik ve sağlık sistemleri de dahil olmak üzere akıllı şekil dönüştürülebilir yumuşak robotik sistemlerin gerçekleştirilmesini kolaylaştırmak için zemin hazırlayabilir.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Uyaranlara Duyarlı Hidrojel Tabanlı Yumuşak Robotların Dört Boyutlu Baskısı
Bu makalede
Özet
Özet
Mevcut protokol, üç boyutlu (3D) bir biyo-baskı yöntemi kullanılarak dört boyutlu (4D), zamana bağlı, şekil değiştirebilen, uyaranlara duyarlı yumuşak robotların oluşturulmasını açıklamaktadır. Son zamanlarda, 4D baskı teknikleri, şekil dönüştürülebilir yumuşak robotlar geliştirmek için yenilikçi yeni yöntemler olarak kapsamlı bir şekilde önerilmiştir. Özellikle, 4D zamana bağlı şekil dönüşümü, yumuşak robotikte önemli bir faktördür, çünkü ısı, pH ve ışık gibi dış ipuçları tarafından tetiklendiğinde etkili işlevlerin doğru zamanda ve yerde gerçekleşmesine izin verir. Bu bakış açısı doğrultusunda, hidrojeller, polimerler ve hibritler de dahil olmak üzere uyaranlara duyarlı malzemeler, akıllı şekil dönüştürülebilir yumuşak robotik sistemleri gerçekleştirmek için basılabilir. Mevcut protokol, N-izopropilakrilamid (NIPAM) bazlı hidrojellerden oluşan, toplam boyutları milimetreden santimetreye kadar değişen termal olarak duyarlı yumuşak tutucular üretmek için kullanılabilir. Bu çalışmanın, akıllı manipülatörlerde (örneğin, tutucular, aktüatörler ve toplama ve yerleştirme makineleri), sağlık sistemlerinde (örneğin, ilaç kapsülleri, biyopsi araçları ve mikroameliyatlar) ve elektronikte (örneğin, giyilebilir sensörler ve akışkanlar) çeşitli uygulamalar için akıllı yumuşak robotik sistemlerin gerçekleştirilmesi için yeni yönler sağlaması beklenmektedir.
Giriş
Uyaranlara duyarlı yumuşak robotların geliştirilmesi hem teknik hem de entelektüel açıdan önemlidir. Uyaranlara duyarlı yumuşak robotlar terimi genellikle ısı, pH ve ışık 1,2,3,4 gibi dış ipuçlarına yanıt olarak şekil değişiklikleri sergileyen hidrojeller, polimerler, elastomerler veya melezlerden oluşan cihazları / sistemleri ifade eder. Birçok uyarana duyarlı yumuşak robot arasında, N-izopropilakrilamid (NIPAM) hidrojel bazlı yumuşak robotlar, kendiliğinden şekil dönüşümü 5,6,7,8 ku....
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Protokol
Uyaranlara duyarlı yumuşak tutucu üç farklı hidrojel türünden oluşuyordu: uyaranlara duyarlı olmayan akrilamid (AAm) bazlı hidrojel, termal olarak duyarlı N-izopropil akrilamid (NIPAM) bazlı hidrojel ve manyetik duyarlı ferrogel (Şekil 1). Üç hidrojel mürekkep, daha önce yayınlanan yöntemler 29,30,31 değiştirilerek hazırlandı. Bu çalışmada sunulan veriler sorumlu yazarın talebi üzerine temin edilebilir.
1. Hidrojel mürekkeplerin hazırlanması
- Uyaranlara yanıt vermeyen AAm bazlı hidroj....
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Sonuçlar
NIPAM bazlı hidrojel, keskin LCST'si nedeniyle termal olarak duyarlı yumuşak tutucuyu tasarlarken öncelikle dikkate alındı ve bu da önemli şişme-şişme giderme özellikleri sergilemesine neden oldu 9,10. Ek olarak, AAm bazlı hidrojel, çoklu ısıtma ve soğutma işlemleri sırasında arayüzün delaminasyonunu azaltırken, yumuşak hibrit tutucunun şekil dönüşümünü en üst düzeye çıkarmak için uyaranlara duyarlı olmayan bir sistem olarak kabul edildi. Buna ek olarak, ferrogel.......
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tartışma
Yumuşak hibrit tutucu için malzeme seçimi açısından, uyaranlara duyarlı olmayan AAm bazlı bir hidrojel, termal olarak duyarlı bir NIPAM bazlı hidrojel ve manyetik duyarlı bir ferrogelden oluşan çok duyarlı bir malzeme sistemi, ilk olarak yumuşak hibrit tutucunun programlanabilir hareket ve şekil dönüşümü sergilemesine izin vermek için hazırlanmıştır. Termal olarak duyarlı şişme-şişme giderme özellikleri nedeniyle, NIPAM bazlı hidrojeller, AAm bazlı hidrojeller gibi farklı şişme özelliklerine sahip hidrojellere sahip çift.......
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Açıklamalar
Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.
Teşekkürler
Yazarlar, Kore hükümeti (MSIT) tarafından finanse edilen Kore Ulusal Araştırma Vakfı (NRF) hibesinin (No.2022R1F1A1074266) desteğini minnetle kabul etmektedir.
....Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Malzemeler
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 2-Hidroksi-4 '- (2-hidroksietoksi) -2-metilpropiyofenon | Sigma Aldrich | 410896-50G | Irgacure 2959, foto başlatıcı |
| 3D WOX 2X | sindoh | n/a | 3D yazıcı bir labirent imal etmek için |
| Akrilamid | Sigma-Aldrich | 29-007 | ≥ %99 |
| Airbrush kompresörü | WilTec | AF18-2 | |
| Amonyum persülfat | Sigma Aldrich | A4418 | |
| Auto CAD | Autodesk | destekli tasarım dosyası için | n/a |
| BLX UV çapraz bağlayıcı | BIO-LINK | U01-133-565 | |
| Kartuş | CELLINK | CSC010300102 | |
| Dijital karıştırma Sıcak Plakalar | Corning | 6798-420D | |
| Floresein O-metakrilat | Sigma Aldrich | 568864 | AAm jel boyası |
| INKREDIBLE+ biyoyazıcı | CELLINK | yok | |
| Demir(III) Oksit kırmızı | DUKSAN genel bilim | I0231 | |
| Laponit | RD BYK | n/a | nanokil |
| Mikrosantrifüj tüpü | SPL | 60615 | |
| Mikro karıştırma çubuğu | Cowie | 27-00360-08 | |
| N, N, N', N'-tetrametiletilendiamin | Sigma Aldrich | T7024-100ML | |
| N, N'-metilenbisakrilamid | Sigma Aldrich | M7279 | ≥ % 99,5 |
| N-izopropilakrilamid | Sigma-Aldrich | 415324-50G | |
| Poli (N-izopropilakrilamid) | Sigma-Aldrich | 535311 | |
| Rhodamine 6G | Sigma Aldrich | R4127 | NIPAM jel boyası |
| Slic3r yazılımı (v1.2.9) | Slic3r | n/a | .stl dosyasını gcode'a dönüştürmek için açık kaynaklı yazılım |
| Sodyum hidroksit boncukları | Sigma Aldrich | S5881 | |
| Steril yüksek hassasiyetli konik biyobaskı nozulları | CELLINK | NZ3270005001 | 22 G, 25 G |
| Şırınga | Kore aşısı | K07415389 | 10 CC 21 G (1-1 / 4 INCH) |
| Vorteks karıştırıcı | DAIHAN | DH. |
Kaynaklar
- Gracias, D. H. Stimuli responsive self-folding using thin polymer films. Current Opinion in Chemical Engineering. 2 (1), 112-119 (2013).
- Zhang, Y. S., Khademhosseini, A. Advances in engineering hydrogels. Science. 356 (6337), (2017).
- Erol, O., Pantula, A., Liu, W., G....
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yeniden basım ve izinler
