פרוטוקול זה משמש כקו מנחה מקיף כדי לבדות פיגומים ויה electrospinning עם הפולימר נמס במצב כתיבה ישירה. אנו באופן שיטתי המתווה את התהליך, להגדיר את הגדרות הפרמטר המתאים להשגת ארכיטקטורות יישוב לגרדום.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה משמש כקו מנחה מקיף כדי לבדות פיגומים ויה electrospinning עם הפולימר נמס במצב כתיבה ישירה. אנו באופן שיטתי המתווה את התהליך, להגדיר את הגדרות הפרמטר המתאים להשגת ארכיטקטורות יישוב לגרדום.
ערכת לימוד זו משקפת על העקרונות הבסיסיים, הנחיות electrospinning כותב עם הפולימר נמס, טכנולוגיית הייצור מוספים עם פוטנציאל גדול ביו יישומים. הטכניקה מקלה על העדות הישירה של סיבי פולימר מסתיימים מחומות פיגומים ומסודרת בתוך תת מיקרון למגוון סולם מיקרו. הקמת יציב, viscoelastic, פולימר סילון בין spinneret אספן מושגת באמצעות של מתח המופעל והוא יכול להיות ישיר בכתב. יתרון משמעותי של לפיגום נקבובי טיפוסי הוא יחס השטח לבנפח גבוה אשר מספקת מוגברת אדהזיה יעילה לאתרים התא מצורף וצמיחה. שליטה תהליך ההדפסה על-ידי כוונון הפרמטרים המערכת מאפשרת הפארמצבטית גבוהה באיכות פיגומים המודפס. הוא גם מספק פלטפורמה גמישה הייצור עבור משתמשים להתאים את מבנה מורפולוגי של פיגומים לדרישות הספציפיות שלהם. למטרה זו, אנו מציגים פרוטוקול להשיג קטרים שונים סיבים באמצעות כתיבה electrospinning נמסים (מיו) עם תיקון מודרכים הפרמטרים, כולל מהירות זרימה קצב, מתח, אוסף. יתר על כן, נדגים כיצד למטב את המטוס, לדון אתגרים טכניים מנוסים לעתים קרובות, להסביר את טכניקות לפתרון בעיות, להציג מגוון רחב של ארכיטקטורות לגרדום להדפסה.
ייצור מבנים תלת-ממדיים (3D) מסתיימים עבור תאים הוא אחד של תרומות מפתח של biomanufacturing מוספים לרקמות הנדסה (TE), במטרה לשחזר את רקמות על-ידי החלת מותאם אישית biomaterials, תאים, גורמים ביוכימיים, או צירוף של שתיהן. לכן, הדרישות העיקריות של פיגומים ליישומים טה כוללים: יכולת הייצור של חומרים מסתיימים, מאפיינים מורפולוגיים לשליטה לפלישה תא יישוב ומאפיינים המשטח אופטימיזציה עבור משופרת אינטראקציה תא 1.
מיו היא טכניקה ללא מרכך ייצור שמשלב עקרונות הייצור מוספים (נקרא לעתים קרובות הדפסה תלת-ממדית) electrospinning לייצור רשתות פולימריות מאוד מסודרת סיבים זגוגית מורפולוגיות2. זה היא גישה ישירה הכתיבה ומפקידה במדויק סיבים על פי קודי מתוכנת מראש3, המכונה G-קודים. להמיס electrospun המבנים נמצאים כרגע המוכנים לדירת4,5 או6,מוט7 אספן כדי לבדות פיגומים צינורי ושטוח נקבובי, בהתאמה.
טכניקה זו מציעה יתרונות משמעותיים טה והקהילה רפואה רגנרטיבית (RM) בשל האפשרות להדפיס ישירות פולימרים באיכות רפואית, כגון poly(ε-caprolactone) (PCL), המציג הביו מעולה8. יתרונות נוספים הם האפשרות להתאמה אישית את גודל ואת חלוקת נקבוביות, על ידי הפקדת הסיבים באופן מאורגן כדי לבדות פיגומים של יחסי גודל השטח לבנפח גבוה. לפני שניתן לבצע גרז'י, הפולימר דורשת תחילה את היישום של חום9. פעם במצב נוזל, לחץ אוויר שהוחל כוחות זה לזרום החוצה דרך spinneret מתכתי מחובר למקור מתח גבוה. האיזון בכוח בין המתח את האטרקציה של ה-droplet electrostatically טעון האספן מוארק שמוביל היווצרות חרוט טיילור ואחריו על הוצאה של jet10.
תמונות של שרטוט סכמטי של המכשיר גרז'י build in-house בשימוש עבור פרוטוקול זה מוצגים באיור1. בנוסף, הוא מדגים את עקרונות באמצעות סרט בידוד כדי למנוע פריקה חשמל בין החלק פליז הטעונים חשמלית המקיפים את spinneret את גופי החימום. בידוד לא מספיקות יוביל נזק פנימי של החומרה מיושמים.
בהתאם ההתאמה של מערכת שלושת הפרמטרים (טמפרטורה, מהירות אוסף ולחץ אוויר), מאפשר גרז'י הזיוף של סיבים עם קטרים שונים, הסביר במקטע דיון. ברוב המקרים, עם זאת, עדין ואופטימיזציה של המטוס יידרש לפני יהיה נפלט ממטוס יציב. הפריט החזותי של מטוס נוסע חשמלית היא דרך יעילה לבדוק את העקביות ואת ההומוגניות של התהליך. במקרה האידיאלי, נתיב הטיסה דומה עיקול של כאטאנארי לרכוש כתוצאה איזון כוח נשלט על ידי פרמטרים מערכת ה11. עוד, מיקרו - ו מאקרו-המבנה של פיגומים תלויה נתיב הטיסה פולימר סילון12. טבלה מפורטת של הסטה שונים התנהגויות ואמצעים למיטוב ניתנת במקטע דיון.
במחקר הנוכחי, אנו מציגים פרוטוקול זה מתאר את השלבים פבריקציה נוספת לייצור של פיגומים סיביים מבוקרת מאוד בטכנולוגיה מיו. בכיתה זו עבודה, רפואי PCL (משקל מולקולרי 95-140 ק ג/mol) שימש, כמו זו כיתה רפואי PCL השתפרה הטוהר מעל בדרגה טכנית, תכונותיו מכני, בעיבוד מצוינים עבור מיו. להמיס רחב טווח של PCL עיבוד מקורו של שלה נקודת התכה נמוכה (60 ° C), יציבות תרמית גבוהה. יתר על כן, PCL הוא פולימר מתכלה בקצב איטי, מה שהופך אותו חומר מצוין של רקמות רבות הנדסה יישומים13.
במחקר זה, המרחק טמפרטורה, אספן יישמר קבוע (65 ° C ו- C ° 82 לטמפרטורות מזרק, spinneret (בהתאמה) ו- 12 מ מ, להרחיק אספן); החלת מתח, לחץ אוויר ומהירות של אספן, עם זאת, יהיה ערב מגוון כדי לבדות סיבים עם קטרים יישוב. רשימה מפורטת של מחקרים שפורסמו באמצעות פיגומים גרז'י במקטע תוצאות ושירות חושפת יישומים שונים עבור השדות של TE ו RM (טבלה 1).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. הכנה גשמי
2. התקנת תוכנה וחומרה
3. לגרדום פבריקציה נוספת
4. התאמת קוטר סיבים
5. סילון אופטימיזציה
6. לגרדום אוסף
7. פתרון בעיות
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שתי שיטות שונות של אוסף משמשות בדרך כלל גרז'י, אשר הם אוסף שטוח ואוסף מוט. ארכיטקטורות וכתוצאה מכך תלויות התכנות של קוד ה-G-(טבלה 2), אשר מבוצע על ידי התוכנה.
אוסף שטוח
החלת אספנים שטוח מתייחס השיטה הנפוצה ביותר ואסטמה ומקילה על העדות הישירה של חומר מתייחס מתוכנתים מראש-G-code. 0/90 ו- 0/60 מבנים בגדלים שונים זוכים לתהודה בספרות. יתר על כן, היכולת של ישירות הפקדת סיבי מותכת על האספן גם מקלה ע...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שילוב בבוקר על מנת למצוא פתרונות חדשניים לאתגרים בתחום הרפואי מציג פרדיגמה חדשה עבור המאה ה-21סנט . השדה כביכול של "ביו-ייצור" נמצאת בעלייה ולאפשר חידושים בטכנולוגיות ייצור הייצור של ארכיטקטורות מתוחכם ליישומים טה. Electrospinning של הפולימר נמס במצב כתיבה ישירה (מיו כאן) נתפסת כאחד המועמדים ייצור המבטיחים ביותר להיענות לצרכים של הקהילה טה, איפה מבנים המסודרת של חומרים מסתיימים מיקרון כדי ננו נדרשת27.
ערכת לימוד זו שמטרתה יצירת הידע הבסיסי של פעולות מיו על יד...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים אין לחשוף.
עבודה זו היא כלכלית נתמכה על ידי ה-CRC מרכז מחקר שיתופי תא טיפול ייצור, מחקר אוסטרלי המועצה מרכז קשת תוסף Biomanufacturing, המכון ללימודים מתקדמים של אוניברסיטת מינכן טכני. מחקר זה נערך על ידי אוסטרלי מחקר מועצה תעשייתית טרנספורמציה מרכז ההדרכה תוסף Biomanufacturing http://www.additivebiomanufacturing.org (IC160100026). בקר באתר של מאמרים, ספרים, תוכניות טלוויזיה או רדיו, מדיה אלקטרונית או כל יצירות ספרותיות אחרות הקשורים לפרוייקט. המחברים בתודה מאשר מריה Flandes Iparraguirre לתמיכה לצלם, פיליפ האברד עם הקול, לואיזה גרוסמן צילום ועריכה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מזרק פלסטיק | Nordson Australia Pty Ltd | 7012072 | EFD BARREL O 3 מ"ל שקוף 50 |
| פולי בדרגה רפואית (ε-caprolactone) (mPCL) | Corbion Purac, הולנד | PURASORB PC12 | |
| 23 GA מחט | Nordson Australia Pty Ltd | 7018302 | #23GP .013 X .25 ORANGE 50 PC |
| בוכנה | Nordson Australia Pty Ltd | 7012166 | בוכנה O 3 מ"ל WH מגב 50 |
| מתאם לחץ | Nordson אוסטרליה Pty בע"מ | 7012059 | מתאם ASM O 3mL BL 1.8M |
| אספן אלומיניום | פעולה אלומיניום, אוסטרליה | SHP2 | גיליון 5005 H34 |
| אקריליק זכוכית | Mulford Plastics Pty Ltd | ACC6-13094 | |
| Mach 3 תוכנה | Art Soft | נרכש באינטרנט | |
| מתג בטיחות interlock | RS רכיבים Pty Ltd | 12621330 | |
| גנרטור מתח גבוה | EMCO מתח גבוה ושות'. | בקר טמפרטורה DX250R | |
| WATLOW | PM9R1FJ | ||
| X ו-Y | VELMEX Inc. | XN-10-0020-M011 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה