تقنية التصوير المقتصد للتدفق الشعري من خلال مساحيق الطباعة البوليمرية ثلاثية الأبعاد
أكتوبر 4, 2022
ستوفر التقنية المقترحة نهجا جديدا وفعالا ومقتصدا وغير جراحي لتصوير تدفق السوائل من خلال طبقة مسحوق معبأة ، مما ينتج عنه دقة مكانية وزمانية عالية.
التقنية المقترحة هي نهج جديد وفعال ومقتصد وغير جراحي لتصوير التدفق السائل من خلال طبقة مسحوق معبأة مما ينتج عنه دقة مكانية وزمانية عالية. هذه التقنية مفيدة لأن خلايا التدفق فعالة من حيث التكلفة وقابلة لإعادة الاستخدام وصغيرة ويمكن التعامل معها بسهولة مما يوضح الجانب المهيمن في العلوم المقتصدة. يعد النقر على المساحيق وتأكيد ضغط المسحوق أمرا أساسيا لإنتاج أداة تشخيصية قابلة للتكرار.
للبدء في تحضير خلية تدفق الموائع الدقيقة عن طريق تغطية المخرج بالبيرافوم لإغلاق أحد طرفي القناة بحيث يمكن تعبئة خلية التدفق الفارغة بمسحوق بوليمري. قم بلصق مسطرة الورق المتري أسفل قناة التدفق مباشرة. موجة خلية تدفق الموائع الدقيقة مع perafoam والمسطرة المرفقة.
كتلة خلية السريان هي كتلة خلية السريان غير المفككة. استخدم ماصة بلاستيكية لنقل المسحوق. أثناء إدخال المسحوق في القناة ، اضغط على خلية التدفق خمس مرات على الأقل لضغط المسحوق.
استمر في التعبئة حتى يصل المسحوق إلى بداية فتح قناة التدفق. قم بإزالة المسحوق الموجود على السطح الخارجي لخلية التدفق بمسح منقوع في الكحول. بمجرد تعبئة المساحيق ، افحص بصريا خلية التدفق بحثا عن مسحوق معبأ بشكل غير محكم.
إذا ظهر المسحوق الموجود داخل خلية التدفق معبأ بشكل غير محكم ، فانقر فوق خلية التدفق خمس مرات أخرى. إذا بدت عبوة المسحوق متسقة ومضغوطة ، فقم بوزن خلية التدفق لقياس كتلة المسحوق البوليمري. لمنع إغراق كاشف الكاميرا بالكثير من الضوء ، قم بتغطية طاولة الضوء بمادة غير شفافة مثل غطاء مطبوع 3D في خيوط حمض اللبنيك الأسود.
تأكد من أن المادة بها فتحة بحجم القناة الدقيقة للسماح للضوء بإضاءة المسحوق. للتأكد من أن الكاميرا الموجودة على الجهاز المحمول يمكنها التقاط التباين بين المسحوق الرطب والجاف ، استخدم طاولة الضوء في شدة إضاءة منخفضة إلى متوسطة. قم بمحاذاة الكاميرا على الجهاز المحمول فوق طاولة الضوء مباشرة.
تأكد من أن الكاميرا عمودية على الجزء العلوي من طاولة الضوء. بعد تركيز الكاميرا على الجهاز المحمول ، حدد زر التسجيل. أضف 125 ميكرولتر من السائل إلى المدخل المفتوح للقناة الدقيقة باستخدام ماصة.
سجل التدفق لمدة دقيقتين أو حتى يتم ترطيب كل المسحوق بشكل واضح. انقل ملف الفيديو من الجهاز المحمول إلى الكمبيوتر لسهولة الوصول إليه. بمجرد تثبيت البرنامج ، افتح برنامج التعقب.
من قائمة الملفات ، حدد فتح ملف لتحميل ملف الفيديو المنقول على سطح مكتب الكمبيوتر. لتحديد إطار البداية وحجم الخطوة، انقر أيقونة إعدادات القصاصة. ثم انقر فوق أداة المعايرة متبوعة بعصا معايرة جديدة ومحددة.
لتكبير المسطرة في الفيديو ، انقر بزر الماوس الأيمن على المنطقة للتكبير وحدد التكبير من القائمة. بمجرد التكبير بشكل مناسب ، حدد بداية ونهاية ملليمتر واحد على المسطرة المسجلة على القناة الدقيقة واكتب 1 مم لتحديد المسافة. انقر فوق أداة الوصول الإحداثي.
قم بتعيين أصل المحور x و y باستخدام إطار البداية أثناء القيام بالخطوة. لإنشاء كتلة نقطة انقر فوق إنشاء. ثم حدد نقطة الماوس.
استخدم shift plus control لتغيير حجم المستطيل. النقطة الأولية هي مكان اتصال المدخل والقناة. انقر فوق البحث التالي عدة مرات للتحقق من أن البرنامج يقوم بتحليل المنطقة الصحيحة.
إذا كان البرنامج يعمل بشكل صحيح ، فانقر فوق بحث وانتظر حتى ينتهي البرنامج من تحليل الفيديو. تمثل الدوائر الحمراء المفتوحة على قطعة الأرض الوقت والمسافة المحددين للمعلومات المجمعة. في الفترة من ثانية إلى ثانيتين ، تضاعفت المسافة التي يقطعها المائع.
خلال الفترة من ثانيتين إلى خمس ثوان، تضاعفت أيضا المسافة التي قطعها المائع. من خمس إلى 10 ثوان ، لا يزال السائل يتحرك بسرعة. ومع ذلك ، بعد 15 ثانية ، يتباطأ معدل التدفق إلى معدل حوالي مليمترين كل خمس ثوان.
أهم شيء يجب تذكره عند حضور هذا الإجراء هو ضغط المساحيق. يمكن إجراء هذا الإجراء للمساحيق الخزفية والمعدنية ولديه إمكانات عالية للدراسات الميدانية الجيولوجية لتتبع التدفق في أنظمة نمط العبوات. مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين لاستكشاف الأسطح المعدلة كيميائيا وكذلك السوائل المحملة بالجسيمات النانوية لمراقبة ارتباط الجسيمات.
اعرض النص الكامل واحصل على الوصول إلى آلاف الفيديوهات العلمية
نظرة عامة
التقنية المقترحة هي نهج جديد وفعال واقتصادي وغير جراحي لتصوير تدفق السوائل عبر سرير مسحوق محشو. تنتج هذه الطريقة دقة مكانية وزمنية عالية، مما يجعلها مفيدة في العديد من التطبيقات.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- ديناميكا الموائع
- الجريان الدقيق
- تقنيات التصوير
الخلفية
- تركز التقنية على تصوير تدفق السوائل في أسرّة المسحوق المحشوة.
- تشدد على الفعالية من حيث التكلفة وإعادة استخدام خلايا الجريان.
- يتم تمييز مبادئ العلم البخيل في تصميم الطريقة.
- تشمل الخطوات الرئيسية ضغط المسحوق لتكرارية النتائج.
هدف الدراسة
- تطوير تقنية تصوير غير جراحية لتدفق السوائل.
- تعزيز الدقة المكانية والزمنية في التصوير.
- توفير حل فعال من حيث التكلفة للباحثين.
الطرق المستخدمة
- تحضير خلية جريان دقيق.
- إغلاق المخرج باستخدام perafoam.
- حشو خلية الجريان بالمسحوق البوليمري.
- استخدام مسطرة ورقية متريّة للقياس أثناء التصوير.
النتائج الرئيسية
- تظهر التقنية دقة مكانية عالية.
- تم تحسين الدقة الزمنية بشكل كبير.
- يتم إظهار أن خلايا الجريان قابلة لإعادة الاستخدام وسهلة التعامل.
- يتم تأكيد تكرارية النتائج من خلال ضغط المسحوق المناسب.
الاستنتاجات
- تعتبر تقنية التصوير المقترحة فعالة وفعالة.
- تتوافق مع مبادئ العلم البخيل.
- يمكن أن تكون هذه الطريقة مفيدة للعديد من تطبيقات البحث.
الأسئلة الشائعة
Executive Industry Relevance
Rapid, cost-effective imaging of capillary flow in 3D-printed polymeric powders addresses a critical need for high-throughput material screening in early-stage pharmaceutical and biotechnological R&D. This frugal technique enables precise, quantitative assessment of fluid transport properties in novel powder systems, supporting material selection and formulation optimization. Its accessibility and reproducibility facilitate broader adoption across discovery and preclinical workflows, enhancing portfolio decision-making.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables quantitative interrogation of fluid transport in candidate polymeric materials.
- Supports functional validation of powder compaction and flow properties relevant to drug delivery systems.
- Facilitates rapid screening and triage of new material formulations for downstream development.
Screening & Assay Development
- Provides a reproducible, standardized platform for evaluating fluid-powder interactions.
- Delivers high spatial and temporal resolution for quantitative assay outputs.
- Reduces assay costs and increases throughput by leveraging mobile device imaging.
- Enables reliable comparison of multiple powder-fluid combinations for formulation development.
Translational & Preclinical Research
- Supports continuity from material discovery to preclinical evaluation by characterizing transport properties under relevant conditions.
- Allows for assessment of nanoparticle and colloidal transport in disease-relevant model systems when applicable.
- Provides mechanistic insight into material-fluid interactions that inform risk-adjusted advancement decisions.
Pipeline & Workflow Integration
This imaging protocol integrates into the discovery-to-preclinical continuum by enabling rapid, quantitative assessment of material transport properties, supporting both early screening and translational research needs.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing on material-fluid compatibility and transport mechanisms.
- Screening: Standardizes assay conditions for reproducible, quantitative comparison of powder formulations.
- Analytics: Generates time-resolved, spatially calibrated flow data for robust statistical analysis.
- Translational Research: Bridges material characterization with preclinical model requirements for fluid transport.
- Enterprise Reuse: Offers a scalable, low-cost platform adaptable to diverse material and fluid systems.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in material selection and de-risks formulation development.
- Operational Value: Enhances reproducibility, standardization, and scalability of material screening workflows.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions and capital efficiency by enabling rapid, low-cost evaluation.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of novel materials for further development.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microfluidics, powder handling, and quantitative image analysis.
- Needs basic laboratory infrastructure and access to mobile device imaging and analysis software.
- Demands strict standardization of powder compaction and flow cell preparation for reproducibility.
- Adaptable to various powder types, including polymeric, ceramic, and metallic systems.
- Limited to systems where optical contrast between wet and dry powder is sufficient for imaging.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Introduction
0:38
Preparing the Microfluidic Flow Cell
1:08
Packing the Powder into the Channel
1:55
Preparing the Solvent and the White Light Table
2:39
Starting the Experiment and Analyzing the Data
4:42
Results: Quantitative Representation of the Average Distance of Propagation (Δl) Versus Time (t)
5:21
Conclusion
