Name: Prescribe en 3-D de Escritura directa de suspendidos Micron / Sub-micrones Estructuras Escala de fibra a través de un sistema de dispensación Robótica (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-06-12T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 36 s
Description: Aprende a fabricar fibras poliméricas suspendidas de escala micrónica y submicrónica mediante escritura directa automatizada con un sistema robótico de dispensación de tres ejes. Este método permite controlar con precisión el diámetro y la orientación de las fibras en tres dimensiones.

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Este trabajo cuenta con el apoyo de la NSF-EPSCoR (subvención #0814194) y el Departamento de Bioingeniería.

<html> 1. Instalación del equipo <ol><li> Montar sistema de dispensación y conectar controlador de válvula y cilindro de la jeringa a la fuente neumática, a través de un regulador de presión, para ajustar la presión a 15 psi para dispensar la solución de polímero desde la punta de la aguja a un caudal de 2,45 l / min. </li><li> Inserte el robot de 3 ejes y sistema de dispensación en una caja térmica para asegurar un entorno de trabajo estable (Figura 2). </li><li> Instale Puntos Joint-robot de control (JR-C) Puntos de software proporcionadas por el fabricante del sistema y conecte robot de 3 ejes a un ordenador mediante el puerto serie. </li><li> Montar la válvula dispensadora de robot de 3 ejes e instalar punta de la aguja en la válvula. </li><li> Nivele la placa etapa robot de acuerdo con las instrucciones del fabricante para asegurar la planitud con respecto a la altura de la punta 15 de la válvula. </li><li> Montar un calentador de retroalimentación controlada en el recinto para agregar el control ambiental. </li></ol>contenido &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; always &quot;&gt; <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig2.jpg" /> Figura 2. (A) 3-Axis dispensación robot con accesorios necesarios alojados en el interior de un recinto; y, (B) de cerca la imagen de la válvula de distribución con el microscopio USB adjunto para la visualización. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig2large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> 2. Materiales Experimentales y factores de control <ol><li> Factores y su combinación Control. <ol><li> Variar la velocidad de alimentación de 1% de la velocidad (5 mm / seg) hasta 100% (500 mm / seg), por el software JR C-Puntos. Para esta aplicación, utilizar una velocidad de 2% (10 mm / seg) para fabricar el estructuras de fibra presentan en este trabajo. </li><li> Variar las concentraciones de solución de polímero para alcanzar viscosidad específica, la tensión superficial y los parámetros de volatilidad requeridapara la aplicación deseada. Para esta aplicación, utilizar un polimetilmetacrilato 24% (PMMA) en solución de clorobenceno para fabricar las estructuras de fibra presentados en este trabajo. </li><li> Varíe el control de tiempo de dosificación de la válvula de 0,02 segundos a 1 segundo con el fin de expulsar a través de soluciones de aire neumático. Para esta aplicación, use 0.02 seg para fabricar las estructuras de fibra que se presentan en este trabajo. </li><li> Seleccione un tamaño de calibre de puntas de aguja de alta precisión para dispensar soluciones de polímeros. Para esta aplicación, use un 30 G (diámetro interior (ID) = 152,4 m) de punta para la fabricación de las estructuras de fibra que se presentan en este trabajo. </li><li> Ajuste el rango de temperatura de funcionamiento entre 70 ° F a 100 ° F en la caja de aislamiento térmico para mantener una tasa de evaporación constante de la muestra de polímero. Para esta aplicación, utilice una temperatura de 70 ° F para fabricar las estructuras de fibra que se presentan en este trabajo. </li></ol></li><li> Preparación de las soluciones de polímero. <ol><li> Mezclarresinas de polímero de polimetacrilato de metilo (PMMA; 0,72 g) con el disolvente clorobenceno (2,28 g) bajo una campana de flujo químico. </li><li> Calcular el peso del polímero (PMMA) y su disolvente (clorobenceno) para lograr la concentración deseada de polímero en solución. Para esta aplicación, utilizar un polimetilmetacrilato 24% (PMMA) en solución de clorobenceno para fabricar las estructuras de fibra presentados en este trabajo. </li><li> Coloque cantidad deseada de polvo de polímero / resina en vial de vidrio. Para esta aplicación, utilizar 0,72 g de resina de PMMA para alcanzar una concentración de 24% de PMMA. </li><li> Transferencia disolvente sobre polímero dentro de vial mediante una pipeta hasta que se alcanza el peso total de 3 g. </li><li> Mezclar el vial durante 1 min usando un agitador vortex y ultrasonidos ellos procesar durante 5 horas para disolver completamente el polvo de polímero / resina. </li><li> Compruebe la transparencia de las soluciones, si hay alguna turbidez u opacidad a la muestra continúan sonicar hasta claro. </li></ol></li><li> Medida de la viscosidad de soluciones de polímeros. <ol><li> Viscosidades de la solución a través de la Medida de cono y placa viscosímetro (por ejemplo, LVDV-II + y RVDV-II +) 16. </li><li> Cargar 0,5 ml de la muestra estándar de viscosidad conocida (una mezcla a base de glicerina y agua) proporcionado por el fabricante viscosímetro para calibrar el viscosímetro con el fin de minimizar los errores en las mediciones de viscosidad. El fabricante proporciona una variedad de muestras estándar para la calibración del viscosímetro. Utilice la muestra estándar a base de glicerina con una viscosidad de 100.000 cP. </li><li> Conectar camisa de agua a viscosímetro para mantener el fluido de ensayo a una temperatura de funcionamiento constante. </li><li> Iniciar la medición fluido de prueba moviendo el interruptor de encendido / apagado a la posición de encendido para iniciar la rotación del eje. Una vez que el valor del par en el panel de visualización se ha estabilizado, registrar y calcular el par de las viscosidades finales utilizando la relación entre el par, el multiplicador constante del husillo y la velocidad del husillo 16 <img alt="Ecuación 1" src="/files/ftp_upload/52834/52834eq1.jpg" /> donde es la viscosidad, RPM es la velocidad del husillo colocada en cono, TK es el par (0,09373 para LVDV-II +, 1 para RVDV-II +), SMC es la constante de multiplicador de husillo que depende del husillo específico que se utiliza durante la viscosidad medición. Para este estudio, se utilizó el CP-52 de husillo que tiene una constante de multiplicador de husillo de 9,83. </li></ol></li><li> Medición de la tensión superficial de las soluciones de polímeros. <ol><li> Método de medición se refiere a la técnica Wilhelmy. 14 </li><li> Colocar 1 ml de soluciones de prueba en un vial de vidrio sobre una balanza de alta resolución (resolución escala = 0,001 g). Sumerja una varilla de vidrio de diámetro conocido en soluciones de prueba. </li><li> Controla la posición de la varilla a través de un servo o actuador lineal paso a paso controlado a tocar la superficie y parcialmente sumergirse en soluciones de prueba con el contacto cero. </li><li> Controlar y registrar el cambio en la medición de la masa en el balance cuandoquitar la barra de la superficie de la solución. </li><li> Calcular la tensión superficial por cambio de fuerza, el perímetro del ángulo de la barra y el contacto de fluido en la varilla. <img alt="Ecuación 2" src="/files/ftp_upload/52834/52834eq2.jpg" /> ¿Dónde está el perímetro mojado de la varilla (l = 10,05 mm de diámetro = 3,2 mm), θ es el ángulo de contacto de líquido en la varilla, F es el cambio fuerza debida a la tensión superficial del fluido de ensayo en la punta de la varilla. </li></ol></li><li> Medición de coeficiente de transferencia de masa de soluciones. <ol><li> Mida coeficientes de transferencia de masa de soluciones de polímeros mediante análisis termogravimétrico. 14 </li><li> Cargar 30 l de la solución de polímero PMMA 24% (en peso) en una placa de platino antes de tarado la balanza. </li><li> Ventile la cámara, programe el dispositivo para funcionar a la temperatura de funcionamiento deseada (70 ° F) durante 2 horas para controlar la masa de soluciones de destino. </li><li> Calcular los coeficientes de transferencia de masa por los cambios en la masa de la solución,área de solución / interfaz de aire y la densidad. <img alt="Ecuación 3" src="/files/ftp_upload/52834/52834eq3.jpg" /> donde m (t) es la masa de soluciones de PMMA, A es el área de la interfaz solución / aire (es igual a 78,5 mm 2 para placa estándar), mPOLYMER es la masa de polímero en la solución y es la densidad de la solución. </li></ol></li></ol> Procedimiento Experimento 3. Escribir directo <ol><li> Dispensación protocolo de carga de muestra del sistema. <ol><li> Cargar 3 ml de solución de polímero en el cilindro de la jeringa, coloque pistón en cilindro de la jeringa para eliminar la distribución de la presión neumática inconsistente. </li><li> Gire el adaptador de línea de entrada en el cuerpo de la jeringa, conéctelo al tubo de aire línea de código fuente. </li><li> Elija calibre deseado de la punta de la aguja de precisión para llevar a cabo el experimento. </li><li> En el panel de control de distribución, cambiar a purgar Estado y haga clic en &quot;ciclo&quot; para llenar la válvula dispensadora con polímero de maneralución hasta el alta de la punta de la aguja. </li><li> Limpie solución de polímero residual de la punta en la preparación de un procedimiento escrito fibra programado. </li></ol></li><li> Escritura fibras de polímero directos con robot de 3 ejes y sistema de dispensación. <ol><li> Determine el desplazamiento para cambiar la posición de la punta de la aguja de dispensación desde la posición de inicio por defecto hasta el punto de la micro / estructura de la fibra inferior a la micra prescrito iniciación etapa robot que se puede sacar. Montar un microscopio USB (ampliación = 200X) para el soporte de la válvula del sistema de dispensación, lo que se traduce lo largo del eje Z. Enfocar manualmente en la punta del dispensador mediante el ajuste del mando de enfoque en el microscopio USB que ayuda a posicionar con precisión la punta de la válvula a la ubicación deseada, el sustrato prefabricado o dispositivo. </li><li> Crear / diseñar el patrón de estructura de fibras deseada (Figuras 3A, 4A y 5A) usando un paquete de software CAD. De entrada las coordenadas espaciales (x, y, z) en el robot JR-C software de control para todos los puntos de iniciación y terminación en orden secuencial con respecto al patrón deseado creado dentro del programa CAD (Figura 3B, 4B y 5B). 15 </li><li> Transferir el programa de diseño de la estructura de fibra completado desde la computadora al robot haciendo clic en &quot;Enviar C &amp; T de datos&quot; en el menú del robot dentro del software JR-C 15. </li><li> Cargar 3 ml de PMMA muestra de solución de concentración conocida (24%) en barril de la jeringa, la válvula de purga y la aguja, establecer todos los parámetros de dispensación para el controlador de la válvula y el control de robot software. </li><li> Coloque substrato prefabricado en el escenario platina robot, cerrar las puertas recinto térmico para evitar el flujo del aire ambiente, que puede inducir la evaporación inestable de la solución de polímero. </li><li> Comience a escribir las fibras sobre el sustrato haciendo clic en el menú de robot de software JR-C y seleccionando &quot;prueba de funcionamiento&quot; 15. </li><li> DC capa una capa de metal de oro conductora para 2 min hasta una gruesa capa de 2 nm de oro por bombardeo iónico se deposita sobre las fibras estiradas para permitir la visualización de las fibras en el microscopio electrónico de barrido. </li><li> Medir el diámetro y la estructura de las fibras a través de microscopio electrónico de barrido 17. Parámetros del microscopio: alto nivel de tensión: 2,00 kV; Objetivo: InLens, Distancia de Trabajo (9,0 mm). </li></ol></li><li> Realice el procedimiento de limpieza del sistema de dispensación bajo una campana de flujo químico. <ol><li> Coloque el sistema de dispensación en una campana de flujo químico para llevar a cabo el procedimiento de limpieza. </li><li> Desmontar la válvula de aguja de acuerdo con el protocolo del fabricante. </li><li> Coloque todas las partes metálicas en un vaso de precipitados, se vierte en el vaso de precipitados de acetona hasta que se sumergen todas las partes. </li><li> Coloque vaso de precipitados en un baño ultrasónico durante 30 minutos para eliminar cualquier resto de polímero. </li><li> Enjuague todas las piezas con agua DI que fluye, a continuación, utilizar una pistola de aire para soplar secos. </li></ol></<html> li&gt; </ol><img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig3.jpg" /> Figura 3. (A) Ejemplo de diseño &quot;quad&quot; estructura de la red en un marco de 10 mm x 10 mm, (B) Instrucciones secuenciales de punto a punto espaciales para ser introducidos en el software de punto de JR-C. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig3large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta cifra.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig4.jpg" /> Figura 4. (A) Ejemplo de diseño &quot;simétrico&quot; estructura de la red en un marco de 10 mm x 10 mm, (B) Instrucciones espaciales secuenciales de punto a punto que se introduce en el software de punto de JR-C.blank &quot;&gt; Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig5.jpg" /> Figura 5. (A) Ejemplo de estructura diseñada web &quot;doble chevron&quot; en un marco de 10 mm x 10 mm, (B) Instrucciones espaciales secuenciales de punto a punto que se introduce en el software de punto de JR-C. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig5large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

<ol><li>Andrew, K. E., Glenn, D. P., Simon, M. C., Dietmar, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combining+Electrospun+Scaffolds+with+Electrosprayed+Hydrogels+Leads+to+Three-Dimensional+Cellularization+of+Hybrid+Constructs%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Combining Electrospun Scaffolds with Electrosprayed Hydrogels Leads to Three-Dimensional Cellularization of Hybrid Constructs.</a> Biomacromolecules. 9 (8), 2097-2103 (2008).</li>
<li>Cho, S. M., Kim, Y. J., Kim, Y. S., Yang, Y., Ha, S. -C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+application+of+carbon+nanotube-polymer+composite+as+gas+sensing+materials.+Sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+of+IEEE%22%5BJournal%5D)">The application of carbon nanotube-polymer composite as gas sensing materials. Sensors.</a> Proc. of IEEE. 2, 701-704 (2004).</li>
<li>Xu, F., Horak, P., Brambilla, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+microfiber+coil+resonator+refractometric+sensor%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Optical microfiber coil resonator refractometric sensor.</a> Optics Express. 15 (12), 7888-7893 (2007).</li>
<li>Dalton, P. D., Joergensen, N. T., Groll, J., Moeller, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patterned+melt+electrospun+substrates+for+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed.+Mater%22%5BJournal%5D)">Patterned melt electrospun substrates for tissue engineering.</a> Biomed. Mater. 3 (3), 034109(2008).</li>
<li>Hadjizadeh, A., Doillon, C. J., Vermette, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioactive+polymer+fibers+to+direct+endothelial+cell+growth+in+a+three-dimensional+environment%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Bioactive polymer fibers to direct endothelial cell growth in a three-dimensional environment.</a> Biomacromolecules. 8 (3), 864-873 (2007).</li>
<li>Xu, C. Y., Inai, R., Kotaki, M., Ramakrishna, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aligned+biodegradable+nanofibrous+structure%3A+a+potential+scaffold+for+blood+vessel+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Aligned biodegradable nanofibrous structure: a potential scaffold for blood vessel engineering.</a> Biomaterials. 25 (5), 877-886 (2004).</li>
<li>You, Y. M., Lee, B. L. eeS. J., Lee, T. S., Park, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+degradation+behavior+of+electrospun+polyglycolide%2C+polylactide%2C+and+poly%28lactide-co-glycolide%29%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Polym.+Sci%22%5BJournal%5D)">In vitro degradation behavior of electrospun polyglycolide, polylactide, and poly(lactide-co-glycolide).</a> J. Appl. Polym. Sci. 95 (2), 193-200 (2005).</li>
<li>Berry, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endothelial+cell+scaffolds+generated+by+3D+direct+writing+of+biodegradable+polymer+microfibers%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Endothelial cell scaffolds generated by 3D direct writing of biodegradable polymer microfibers.</a> Biomaterials. 32 (7), 1872-1879 (2011).</li>
<li>Dalton, A. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Super-tough+carbon-nanotube+fibres%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Super-tough carbon-nanotube fibres.</a> Nature. 423, 703(2003).</li>
<li>Dalton, A. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+carbon+nanotube+composite+fibers%3A+properties%2C+potential+applications%2C+and+problems%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem%22%5BJournal%5D)">Continuous carbon nanotube composite fibers: properties, potential applications, and problems.</a> J. Mater. Chem. , 1-3 (2004).</li>
<li>Sperling, L. H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSperling%2C+LH+%22Introduction+to+physical+polymer+science%22">Introduction to physical polymer science</a>. , Wiley. 325-347 (1992).</li>
<li>Harfenist, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+drawing+of+suspended+filamentary+micro-+and+nanostructures+from+liquid+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Nano.+Lett%22%5BJournal%5D)">Direct drawing of suspended filamentary micro- and nanostructures from liquid polymers.</a> Nano. Lett. 4 (10), 1931-1937 (2004).</li>
<li>Yang, R. R., He, J. H., Xu, L., Yu, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bubble-electrospinning+for+fabricating+nanofibers%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Bubble-electrospinning for fabricating nanofibers.</a> Polymer. 50 (24), 5846-5850 (2009).</li>
<li>Berry, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+and+modeling+of+direct-write+fabrication+of+microscale+polymer+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Characterization and modeling of direct-write fabrication of microscale polymer fibers.</a> Polymer. 52 (7), 1654-1661 (2011).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Janome+Desktop+Robot+JR2000N+Series+Operation+Manual%22">Janome Desktop Robot JR2000N Series Operation Manual</a>. , Janome Sewing Machine Co. Tokyo, Japan. (2007).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Brookfield+DV-II%2B+Programmable+Viscometer+Operating+Manual%2C+Manual+No.+M%2F97-164-B299%22">Brookfield DV-II+ Programmable Viscometer Operating Manual, Manual No. M/97-164-B299</a>. , Brookfield Engineering Laboratories. Middleboro, MA. (1999).</li>
<li>Flegler, S. L., Heckman, J. W., Klomparens, K. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFlegler%2C+SL+%22Scanning+and+transmission+electron+microscopy+%3A+an+introduction%22">Scanning and transmission electron microscopy : an introduction</a>. , W.H. Freeman. (1993).</li>
<li>Berry, S. M., Pabba, S., Cohn, R. W., Keynton, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct-Write+Drawing+of+Carbon+Nanotube%2FPolymer+Composite+Microfibers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nanomater%22%5BJournal%5D)">Direct-Write Drawing of Carbon Nanotube/Polymer Composite Microfibers.</a> J. Nanomater. 2012, 1-8 (2012).</li>
<li>Berry, S. M., Roussel, T. J., Cambron, S. D., Cohn, R. W., Keynton, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+suspended+electrokinetic+microchannels+from+directly-written+sacrificial+polymer+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluid.+Nanofluid%22%5BJournal%5D)">Fabrication of suspended electrokinetic microchannels from directly-written sacrificial polymer fibers.</a> Microfluid. Nanofluid. 13, 451-459 (2012).</li>
</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

Antes de intentar cada ensayo, es crítico que la prueba de las soluciones de polímero de viscosidad, coeficientes de transferencia de masa y la tensión superficial se mide con precisión con el fin de determinar si el robot y el sistema de distribución es capaz de procesar el polímero deseado. Como se ha descrito previamente por nuestro grupo, las soluciones de polímero deben conservar adecuada: 1) la tensión superficial para permitir la formación de filamentos líquidos en estructuras / sub-micras micras; 2) la viscosidad para soportar capilar romper; y, 3) la tasa de evaporación para aumentar la fibra de solidificación 18. La sinergia entre estos parámetros es la clave para producir con éxito fibras de más de un rango especificado de diámetros. Al mismo tiempo, la inestabilidad en cualquiera de estos parámetros evita la formación de fibras / escala sub-micras micras. Para mantener la sinergia entre estos parámetros durante la fabricación de la fibra, es importante asegurarse de que la aguja y la válvula de aguja se limpian a fondo después de una escritura directa sEssion para impedir: 1) la contaminación de la solución; 2) una reducción en el caudal de la solución de polímero a través de la aguja; y, 3) el crecimiento excesivo de la perla de polímero en la punta de la aguja. Además, el controlador de temperatura en el calentador debe estar ajustado a la temperatura deseada para mantener una velocidad de evaporación constante de la solución de polímero. Las fibras de ramificación bifurcadas fueron 59%, 41% y 24% más grande en diámetro que el de las estructuras de soporte de las Figuras 6-8, respectivamente, utilizando la solución de PMMA 24%. Esto se debe principalmente a la distancia a la que se extraen las fibras. Específicamente, las estructuras de soporte se dibujan en toda la anchura del sustrato (10,0 mm en las direcciones X e Y; 14,4 mm en diagonal). Como resultado, estos son las fibras más largas de las estructuras generales en suspensión. Las estructuras de ramificación bifurcados son significativamente más corto, que van desde 7 mm longitud máxima hasta 2,5 mm. Esta longitud dibujo de fibra más corta no hacet inducir eficazmente la deformación de la fibra requerida durante el proceso de adelgazamiento de fibra a fin de producir las fibras de pequeño diámetro. Por otro lado, se requieren cables de mayor diámetro para servir como las fibras de apoyo para sostener eficazmente el tirón y la deformación inducida durante el proceso de dibujo rama bifurcada. Como las ramas de bifurcación se dibujan a través de las fibras de sostén, una remodelación de la geometría de la fibra de apoyo puede ocurrir debido a las fuerzas de dibujo, así como una disolución localizada del polímero PMMA en la interfaz entre el soporte y fibras ramificadas desde el disolvente presente en el solución de polímero. Por lo tanto, en algunos casos, pueden necesitar ser fabricado a partir de una solución de polímero que consiste en una mayor concentración de polímero para producir fibras de diámetro mayor y mecánicamente más fuertes que las fibras de soporte. Existen principalmente tres métodos eficaces para modificar el protocolo existente para generar una gama más amplia de apoyo y fibra ramificadadiámetros: 1) prescindir inicialmente el polímero de una punta de la aguja más grande (por ejemplo, 25 g; ID = 254 micras) para generar las fibras de sostén y luego canjear por una punta de aguja más pequeña (por ejemplo, 32 G; ID = 101,6 m) de fabricar las fibras más pequeñas ramificados; 2) como se señaló anteriormente, utilizar varias concentraciones de polímero; y / o, 3) ajustar la velocidad de alimentación, es decir, la velocidad a la que la etapa atraviesa, donde el aumento de la velocidad de alimentación produce fibras de diámetro más pequeño y la disminución de la velocidad de alimentación crea fibras de mayor diámetro. Hasta la fecha, hemos sido capaces de fabricar con éxito fibras tan pequeñas como 90 nm; sin embargo, el rendimiento de fibra en esta dimensión es baja debido a ruptura capilar. Una de las limitaciones del proceso de escritura directa automatizada es que sólo una concentración de solución de polímero se puede dispensar a la vez. Esto restringe el nivel de complejidad de las estructuras suspendidas a desarrollarse sin tener que: 1) añadir una segunda válvula de dispensación para el robot;o, 2) retirar la válvula existente y realizar el protocolo de limpieza (sección 3.4) antes de dispensar la segunda solución de polímero, lo que requiere tiempo adicional. Una segunda limitación es la velocidad de alimentación (o velocidad de impresión), donde la velocidad de alimentación máxima que el sistema es capaz de alcanzar es de 500 mm / seg. Sin embargo, existe un compromiso entre la velocidad de alimentación y la formación de fibras. Específicamente, si las fuerzas de inercia (fuerzas debidas a la velocidad de alimentación) son mayores que las fuerzas de tensión superficial y la velocidad de evaporación de la solución de polímero, no se produce la formación de fibras. Por otro lado, si la velocidad de alimentación es demasiado baja, las fibras se fracturan debido a la evaporación excesiva antes y durante el proceso de elongación. En tercer lugar, dimensiones de las fibras y la estructura se limitan a la gama de funcionamiento de la etapa del robot, es decir, 200 mm, 200 mm y 25 mm (con una precisión posicional 10 micras) en las direcciones x, y y z, respectivamente. Sin embargo, este proceso no permitir la formación de alta relación de aspecto (fibra length: diámetro) fibras. Estratégicamente variando el tamaño de la punta de dispensación y la concentración de solución de polímero que permitiría una gama más amplia diámetro de la fibra, la creación de la capacidad de generar estructuras libremente suspendidas de mayor complejidad. Siguiendo los protocolos se ha indicado anteriormente, las fibras de polímero micras y diámetro submicrométrico se pueden generar con un alto nivel de control espacial mediante la explotación de las superficies mecánica de fluidos de tensión impulsada de las soluciones de polímero, que no pueden ser controlados con cualesquiera otros procesos húmedos, secos o electrospinning . A partir de un trabajo previo 8,19, sabemos que esta técnica puede ser utilizada para fabricar dispositivos de fluidos intrincada de micro / submicrónicas 19 y andamios bioingeniería 8. Esta técnica barata y fácil tiene sus propias ventajas sobre los métodos tradicionales de fabricación de cepillo de muchas maneras.

Durante las últimas décadas, una variedad de técnicas de fabricación, tales como hilatura en húmedo, hilado en seco y electrospinning, se han empleado para crear estructuras de fibra de polímero novedosos con diversos y sólidos biológicos, químicos, eléctricos y mecánicos propiedades 1-12. Aunque estas técnicas de hilado son capaces de generar suspendido fibras tridimensionales, que están limitados en su capacidad para controlar con precisión orientación de las fibras en tres dimensiones desde la deposición de fibras a través de estos procesos son de naturaleza aleatoria. Además, estas técnicas están restringidas en su rango dimensional para la fabricación de fibra; específicamente, las fibras producidas a través de hilatura en húmedo y seco varían en diámetro desde decenas a cientos de micrómetros, mientras que electrospinning fibras rendimientos con diámetros que van desde decenas de nanómetros a un solo micras 13. Para proporcionar un control más preciso de la orientación de las fibras en el espacio 3-D, nuestro grupo desarrolló un auto-assemble o proceso &quot;-escritura directa&quot; de fibra de fabricación que expulsa directamente un material polimérico de un capilar hueco y luego dibuja filamentos individuales que fino y toman forma de diámetros de fibra predecibles mediante la explotación de la superficie mecánica de fluidos tensión impulsada 14. Nuestro sistema de escritura directa inicial para aumentar el nivel de control de la posición de la fibra y el diámetro consistía en un sistema de distribución de la jeringa con resorte encargo fabricado unido a la cabeza de un encargo Ultra-High Precision microfresadora máquina (Figura 1). El UHPMM tenía una etapa con una resolución posicional de 1,25 nm en las direcciones X e Y y 20 nm en la dirección Z que fue controlado mediante programación para crear micras y cables y estructuras escala sub-micras. Una limitación de este sistema de escritura directa particular era la falta de control de flujo de la solución de polímero a través de la punta de la aguja. Aunque el sistema de dispensación de resorte genera éxito flo constantew través de la punta, una perla esférica continua expansión de la solución de polímero fue creado a la salida de la punta de la jeringa, que variaban en tamaño y volumen en función de las condiciones ambientales. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig1.jpg" /> Figura 1. Imagen de Ultra High Precision Machine microfresadora:. El primer sistema de escritura directa empleada en la fabricación de estructuras de escala micras / sub-micrométricas <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> La inconsistencia de esta perla fuente afectada la capacidad del sistema para fabricar repetidamente alambres de un diámetro prescrito. Aunque, las estructuras se generaron con éxito utilizando este proceso de escritura directa, la mejora del proceso mediante el aumento de control del flujo de solución de polímero permitiría para más precise, prescribe diámetros de las fibras a través de la regulación del tamaño del grano en la punta de la jeringa. Por lo tanto, este trabajo se describe la implementación de un sistema automatizado de dispensación de 3 ejes con válvula dispensadora de accionamiento neumático para controlar con precisión el tamaño caudal de la solución de polímero y perla de punta para crear prescrito, micrones estructuras suspendidas / sub-micrométricas.

<table><tbody><tr><td>ROBOT DR2203N 3 EJES 200 MM X 200 MM</td><td>Robot Nordson EFD</td><td>7023145</td><td>de 3 ejes</td></tr><tr><td>CONTROLLER 7100, VÁLVULA DOSIFICADORA</td><td>Nordson EFD</td><td>7015340</td><td>Controlador de válvulas</td></tr><tr><td>MICRODOT VÁLVULA</td><td>Nordson EFD</td><td>7021233</td><td>Microdot</td></tr><tr><td>PLACA DE FIJACIÓN DEL ROBOT ACC 200MM</td><td>Placa de fijación</td><td>Nordson EFD</td><td>7028276</td></tr><tr><td>PUNTOS ROBOT ACC DRN / DSRN SOFTWAR</td><td>Software Nordson EFD</td><td>7023144</td><td>JR-C VÁLVULA DE</td></tr><tr><td>MONTAJE EN ROBOT UNIVERSAL</td><td>Nordson EFD</td><td>7028273</td> Prensa de barril <td>de 15</td></tr><tr><td>PSI de montaje de válvula. REGULADOR</td><td>Nordson EFD</td><td>7020585</td><td>Regulador de barril</td></tr><tr><td>KIT O BRL/PIST 5CC CL/WH 40</td><td>Nordson EFD</td><td>7012096</td><td>5CC Barriles con pistones</td></tr><tr><td>ADAPTADOR ASM O 5CC BL</td><td>Nordson EFD</td><td>7012054</td><td>Adaptador de barril neumático</td></tr><tr><td>TIP 30GA .006X.25 LAVNDR 50PC</td><td>Nordson EFD</td><td>7018424</td><td>calibre 30 Punta de aguja (0.250" de longitud)</td></tr><tr><td>Calentador de zócalo eléctrico (500&nbsp; W, 30" de longitud)</td><td>Cadet</td><td>2F500</td> Controlador de temperatura del <td>calentador</td></tr><tr><td>con control de temporizador</td><td>Compañía</td><td>130726596</td><td>Controlador de temperatura</td></tr><tr><td>eScope Microscopio USB</td><td>OiTez</td><td>DP-M02</td><td>200X Microscopio USB</td></tr><tr><td>Poli(metacrilato de metilo)</td><td>Aldrich</td><td>182265-500G</td><td>PMMA Polvo</td></tr><tr><td>Clorobenceno</td><td>Sigma Aldrich 284513</td><td></td><td>Disolvente para disolver PMMA</td></tr></tbody></table>

prescribe en 3-d de escritura directa de suspendidos micron / sub-micrones estructuras escala de fibra a través de un sistema de dispensación robótica

Prescribed 3-D Direct Writing of Suspended Micron/Sub-micron Scale Fiber Structures via a Robotic Dispensing System

Se utiliza un sistema de dosificación de 3 ejes para controlar las posiciones y la trayectoria de la fibra de inicio y terminación a través del software de dispensación. La longitud y la orientación de la fibra polimérica están definidas por el posicionamiento espacial de las etapas de 3 ejes del sistema de dispensación. El diámetro de la fibra está definido por el tiempo de dispensación prescrito de la válvula del sistema de dispensación, la velocidad de alimentación (la velocidad a la que la etapa atraviesa desde una posición de inicio a una posición de terminación), el diámetro del calibre de la punta de dispensación, la viscosidad y la tensión superficial de la solución de polímero y la longitud de estirado programada. La velocidad de alimentación de la etapa afecta la velocidad de evaporación de la solución polimérica y la ruptura capilar de los filamentos. El sistema de dispensación consta de un controlador de válvula neumática, una válvula dispensadora de gotas y una punta dispensadora. La caracterización del proceso de escritura directa para determinar la combinación óptima de factores conduce a la adquisición repetida del rango deseado de diámetros de fibra. La ventaja de este sistema de dosificación robótica es la facilidad de obtener una gama precisa de fibras micrométricas/submicromimétricas en una ubicación deseada y programada a través del control de proceso automatizado. Aquí, las mencionadas estructuras 3D autoensambladas a escala micra/submicrónica se han empleado para fabricar estructuras suspendidas para crear dispositivos fluídicos de micras/submicras y andamios de bioingeniería.

Las imágenes de las estructuras reales producidos a través de la robot de 3 ejes y método de escritura directa para cada uno de los respectivos diseños y algoritmos JR C-punto definido en las Figuras 3-5A y B anteriormente se muestran en las figuras 6A, 7A y 8A. Como puede verse en las imágenes resultantes, fibras tridimensionales, libremente suspendidos han sido con éxito &quot;escrito&quot; sobre los sustratos mediante la manipulación con precisión la punta del dispensador para localizaciones espaciales prescritas incluyendo la iniciación / terminación de puntos, así como puntos de intersección. Las inserciones de estas cifras magnifican los puntos de intersección de las fibras en suspensión, lo que demuestra la capacidad del sistema para controlar con precisión la orientación de la fibra (Figuras 6B, 7B y 8B) en el espacio 3-D. <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig6.jpg" /> Figura 6. (A) Op<html> imagen tica de fabricar &quot;quad&quot; estructura de la red suspendida tener 2 fibras de soporte (diagonales) y 12 fibras PMMA ramificados bifurcados (15X óptico ampliación; barra de escala = 1 mm), imagen (B) SEM de una sola fibra bifurcada (ampliación 289x; escala bar = 100 micras). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig6large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Figura 7" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig7.jpg" /> Figura 7. (A) Imagen Óptico de estructura fabricada web &quot;simétrico&quot; suspendida con 1 fibra de apoyo (horizontal) y 11 bifurcados fibras PMMA ramificados (15X óptico ampliación; barra de escala = 1 mm), (B) Imagen SEM de un solo bifurcado fibra (107X ampliación; barra de escala = 100 micras).52834fig7large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. <img alt="Figura 8" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig8.jpg" /> Figura 8. (A) Imagen Óptico de fabricar &quot;doble chevron&quot; suspendido estructura laminar que tiene 1 fibra de apoyo (horizontal) y 22 bifurcados fibras PMMA ramificados; imagen SEM de un solo (15X óptico ampliación barra de escala = 1 mm), (B) fibra bifurcada. (80X de aumento; barra de escala = 100 micras) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig8large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> Figura 9 muestra Cierre de vista de la orden secuencial de punto a punto de la fabricación de la fibra en la que el robot de 3 ejes y sistema de dispensación pueden generar las estructuras en forma de banda libremente suspendidos. Las p<html> puntos de contacto olymer mostradas con números corresponden a la iniciación programada y puntos de terminación en el software JR-C referenciada en la Figura 3B arriba. Las flechas representan trayectoria robot. Figura 10 muestra micras y fibras de polímero submicrónicas, lo que demuestra la capacidad del sistema de escritura directa para fabricar cables de diferentes tamaños. <img alt="Figura 9" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig9.jpg" /> Figura 9. SEM imagen que ilustra el orden secuencial de fabricación de punto a punto para la elaboración de las fibras micras y submicrónicas de polímero (magnificación 29X; barra de escala = 200 micras). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig9large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> 2834 / 52834fig10.jpg &quot;/&gt; Figura 10. SEM imagen de micras (6,5 micras) y fibras estiradas utilizando una solución de polímero PMMA concentración del 20% inferior a la micra (555 nm). (2,270X ampliación; barra de escala = 2 m) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig10large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> Polymer longitud de la fibra y el diámetro se midieron usando microscopía electrónica de barrido. La Tabla 1 muestra el diámetro medio de cable para cada estructura única presentados en las Figuras 6-8 arriba correspondiente a las fibras de la rama bifurcados y las fibras de soporte. Tabla 2 muestra los parámetros de polímero que se midieron a partir de las soluciones de 24% de PMMA que se utilizaron para fabricar las estructuras indicadas anteriormente. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td></td><td> Estructura de diámetro en la Figura 6</td><td> Estructura de diámetro en la Figura 7 </td><td> Estructura de diámetro en la Figura 8 </td></tr><tr><td> Fibras de Apoyo </td><td> 8,65 ± 1,43 micras </td><td> 9,39 ± 1,23 micras </td><td> 9,31 ± 1,65 micras </td></tr><tr><td> Fibras Branch </td><td> 20,96 ± 3,35 micras </td><td> 15,92 ± 1,44 micras </td><td> 12,24 ± 5,42 micras </td></tr></tbody></table> Tabla 1. Promedio de diámetros de las fibras de soporte y sucursales en suspensión que se muestran en las Figuras 6-8 para una solución de PMMA 24%. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td></td><td> 24% PMMA </td></tr><tr><td> Viscosidad (Pa * seg) </td><td> 35.19 </td></tr><tr><td> Tensión superficial (mN / m) </td><td> 262.01 </td></tr><tr><td&gt; Transferencia de Masa Coeficiente (m / seg) </td><td> 8.59 x 10 -8 </td></tr></tbody></table> Tabla 2. Parámetros de polímeros de las soluciones de 24% de PMMA que se utilizaron para fabricar las estructuras de fibra que se presentan en este trabajo.

A continuación, presentamos un protocolo para fabricar libremente suspendidas-micras, / sub-micrométricas fibras de polímero escala y estructuras &quot;en banda&quot; generados a través de procedimiento de escritura directa automatizada por medio de un sistema de distribución de 3 ejes.

Prescribe en 3-D de Escritura directa de suspendidos Micron / Sub-micrones Estructuras Escala de fibra a través de un sistema de dispensación Robótica

A 3-axis dispensing system is utilized to control the initiating and terminating fiber positions and trajectory via the dispensing software. The polymer ...

El objetivo general de este procedimiento es fabricar fibras poliméricas suspendidas libremente, en escala micrométrica a submicrométrica, y estructuras similares a redes, utilizando un procedimiento automatizado de escritura directa mediante un sistema dispensador de tres ejes. Esto se logra primero configurando el equipo automatizado con el controlador de válvula y el sistema dispensador. Después del montaje mecánico, se sintetizan las fuentes líquidas de polímero y se evalúa el control de calidad mediante ensayos de parámetros reológicos como la tensión superficial y la viscosidad.A continuación, se diseñan las estructuras utilizando un software CAD. Luego, las coordenadas espaciales de las estructuras diseñadas se transfieren al software del controlador robótico. Posteriormente, el robot trasladará la aguja dispensadora a las ubicaciones predeterminadas para fabricar fibras poliméricas suspendidas libremente en escala micrométrica y submicrométrica, así como diseños similares a redes.La principal ventaja de esta técnica frente a otras, como la húmeda, la seca y la electrohilatura, es que podemos controlar con precisión el diámetro de la fibra, así como la orientación y las dimensiones de la fibra en las tres dimensiones espaciales. Por lo general, las personas nuevas en esta tecnología tendrán dificultades porque la sinergia entre la tensión superficial, la baja tasa de evaporación y la tasa de alimentación será clave para lograr con éxito la producción de fibras en un amplio rango de diámetros. Quien demostrará el procedimiento hoy será Han Yon, un estudiante de posgrado en mi laboratorio. Para configurar el aparato robótico, comience por armar el sistema dispensador sobre la mesa de trabajo.Los cuatro componentes neumáticos que deben conectarse durante este proceso son la fuente de presión, el regulador que controla la presión de la fuente, el controlador de la válvula aguas abajo y el cilindro principal de la jeringa. Después de ensamblar los componentes neumáticos, ajuste el regulador principal a 15 PSI. Esto permitirá dispensar la solución polimérica desde la punta de la aguja a un caudal de 2,45 microlitros por minuto.A continuación, coloque la base robótica de tres ejes en un recinto térmico dedicado y monte todo el sistema de dispensación junto con el controlador de válvulas en la parte superior de la base robótica. El recinto con clima controlado proporcionará un entorno estable tanto para la solución polimérica como para la electrónica sensible durante la siguiente fase del proceso de ensamblaje robótico. En primer lugar, realice una conexión por puerto serial entre la base robótica y una computadora.Luego instale el software del controlador dedicado en la computadora y pruebe la comunicación entre el software y el hardware antes de continuar. A continuación, nivele la platina robótica. Según las indicaciones del fabricante, esto garantiza que la punta de dispensación sea globalmente ortogonal a la platina robótica durante las actuaciones laterales.Además, esto también garantizará un movimiento preciso a lo largo del eje Z durante las actuaciones verticales de la aguja. Para preparar una solución polimérica a una concentración específica de interés, comience calculando la cantidad de polvo de polímero y disolvente necesaria para cumplir dos criterios simultáneos. Su relación en peso debe ser igual al porcentaje de concentración deseado, y además el peso total de los dos componentes debe sumar exactamente tres gramos.Por ejemplo, si se va a utilizar una solución de acrílico al 24 % para el procesamiento de la fibra, la mezcla puede prepararse pesando primero 0,72 gramos de polimetacrilato de metilo o PMMA y luego agregando 2,28 gramos de clorobenceno. A continuación, coloque un vial de vidrio vacío sobre la balanza microanalítica. Después de equilibrar el peso a cero, agregue el polvo de PMMA al vial.Luego, utilizando una pipeta de vidrio, dispense clorobenceno en el vial hasta que el peso total de ambos productos químicos alcance tres gramos. Para facilitar, doble la solución de las perlas de polímero. Vortexe el vial durante un minuto y coloque el vial en un baño ultrasónico durante aproximadamente cinco horas.Verifique la transparencia de la solución resultante si aún está opaca. Repita el paso de agitación ultrasónica hasta que la solución se vuelva completamente transparente. Para diseñar un patrón de fibra utilizando software CAD, se requiere una relación entre las coordenadas posicionales físicas del origen de la plataforma y el origen del dibujo CAD con el fin de determinar esta relación de referencia de origen.Comience fijando un microscopio USB en el soporte de montaje junto a la válvula de dispensación. Luego, coloque un sustrato prefabricado sobre la plataforma robótica y realice una traslación aproximada de la plataforma de modo que la región deseada para la deposición del polímero quede dentro del campo de visión del microscopio. Ajuste manualmente el microscopio hasta que la aguja dispensadora entre en foco.Mediante el control del software, realice ajustes finos adicionales en los ejes X, Y y Z de manera que la posición física de la aguja coincida con el origen estructural correspondiente dentro del dibujo CAD. Ahora registre las coordenadas actuales del eje XY en la computadora utilizando la coordenada del eje como código del origen del diseño, así como las coordenadas de inicio y finalización de cada segmento de línea del diseño de la fibra polimérica. Finalmente, seleccione el comando de datos de sentido c y t en el menú del robot y cargue el archivo CAD desde la computadora al robot.El robot ya está listo para prepararse para la carga de la solución polimérica y la escritura directa de la red de fibras. Evitando la formación de burbujas, cargue cuidadosamente tres mililitros de la solución polimérica clarificada en el cuerpo de la jeringa. Luego, inserte el pistón en el cuerpo de la jeringa.Esto eliminará la distribución inconsistente de la presión neumática durante los pasos posteriores. A continuación, gire el adaptador de la línea de entrada en el cuerpo de la jeringa para facilitar una conexión directa entre el cuerpo y la línea de la fuente de aire. Cambiando la atención al otro extremo del cuerpo de la jeringa.Seleccione una punta de aguja del tamaño de calibre deseado y monte la aguja de precisión en la válvula de dispensación. Con la aguja instalada, localice el panel de control de dispensación, cambie el estado a purga y haga clic en el botón de ciclo para llenar la válvula de dispensación con la solución polimérica. Cuando comience a gotear la solución polimérica desde la aguja de precisión, limpie cualquier exceso de polímero que haya salido de la aguja.Finalmente, cargue los parámetros de dispensación necesarios en la válvula de dispensación y en el controlador del robot, e inicie la rutina de escritura directa seleccionando la opción de ejecución de prueba desde el menú principal del robot. Se utiliza microscopía óptica con luz para visualizar cualitativamente las estructuras, y microscopía electrónica de barrido para obtener datos dimensionales cuantitativos sobre las fibras y las estructuras. Estas imágenes corresponden a una estructura formada a partir de una solución de PMMA al 24%.Como se ilustra, el proceso de escritura directa sintetizó una matriz de fibras tridimensional en la que el patrón de ubicación relativa y los diámetros de las fibras de soporte y de las fibras ramificadas pueden ajustarse independientemente para tejer un patrón de malla determinado. La etapa robótica está programada para moverse en direcciones secuenciales mientras se dispensa simultáneamente el polímero líquido. Al reducir la concentración de PMMA al 20 % y cambiar la velocidad de alimentación, el rango dinámico del diámetro de la fibra polimérica puede variar desde decenas de micrómetros hasta niveles submicrónicos.Una vez dominada, esta técnica conjunta puede realizarse en 30 minutos si se lleva a cabo correctamente. Sin embargo, al incluir la preparación de las soluciones de PMA, el diseño de la estructura en el software del coche, la carga del sistema de dispensación con la solución de PMA y los 30 minutos necesarios para extraer las fibras, todo el proceso tomará aproximadamente seis horas. Al intentar este procedimiento, es importante tener en cuenta los compromisos entre la formación de fibras y la velocidad de alimentación.Por ejemplo, si las fuerzas inerciales generadas por la velocidad de alimentación son mayores que la tensión superficial y la velocidad de evaporación del material fluido particular con el que estamos trabajando, se producirá una ruptura capilar y los hilos no se formarán. Por el contrario, si nuestra velocidad de alimentación es demasiado lenta, perderemos el control del diámetro de ese hilo particular tras su formación. Esta técnica nos permitió a nosotros y a otros investigadores en la comunidad de microfabricación y nanofabricación desarrollar nuevos dispositivos y plataformas microfluídicas, tanto tridimensionales como tradicionales, así como desarrollar nuevas plataformas y andamios biológicos en el campo de la bioingeniería.

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