תהליך של הפיכת Microstructures תלת ממדי באמצעות אידוי של רכיב של קורבן

המטרה הכללית של פרוצדורה זו היא לייצר מבני מיקרו-כלי דם תלת-ממדיים. דבר זה מושג תחילה על ידי יצירת סיבים מקריבים, באמצעות שילוב של tin two oxalate בסיבי polylactic acid. השלב השני הוא דפוס של הסיבים באופן תלת-ממדי באמצעות לוחיות תבנית.

לאחר מכן, הסיבים מוטבעים בשרף עיגון. השלב הסופי הוא פינוי הסיבים מהשרף תחת חום וואקום. בסופו של דבר, ניתן להשתמש במערכת המיקרו-וסקולרית למטרות רבות, כולל חילופי חום, הובלת מסה ומערכות ריפוי עצמי.

בדרך כלל, אנשים שאינם מיומנים בשיטה זו יתקשו בהתחלה, מכיוון שהרמה הנדרשת של מיומנות ידנית ומודעות חזותית לעבודה עם הסיבים היא גבוהה. הדגמה חזותית של שיטה זו היא קריטית, שכן הטיפול הכימי בסיבים והשחלת לוחות הדפוס קשים ללמידה משום שהם דורשים קואורדינציה בין העין ליד וציוד ייעודי. התחילו את תהליך השריית סיבי הקטליזטור באמצעות ציר מותאם אישית ומקור של סיבי polylactic acid בעלי קוטר ידוע.

כאן, 200 microns. כרכו את הכמות הרצויה של הסיבים סביב שלושת הרבעים התחתונים של הציר. הפחיתו את חפיפת הסיבים כדי לספק חשיפה מקסימלית של שטח הפנים בתוך בקבוק שניתן לאטום.

ערבב 400 milliliters של מים דאיוניים עם 40 milliliters של dysbaric. One 30. סגור את הבקבוק ונער אותו עד לקבלת תמיסה הומוגנית.

כעת הניחו כוס כימית של 1000 milliliter באמבט מים בטמפרטורה של 37 °C. שפכו 400 milliliters של tri fluoro ethanol אל תוך הכוס הכימית. הוסיפו את תמיסת הפיזור המائية לכוס הכימית וערבבו עד להומוגניות.

הוסיפו גרם אחד של malachite green או צבע אחר לתערובת וערבבו עד להמסה. כעת, חברו את הציר למערבב הדיגיטלי וכוון את הגובה כך שהציר יהיה במרחק של half an inch מהתחתית. הגדירו את המערבב ל-400 RPM והתחילו לערבב באיטיות.

הוסיפו 1.3 גרם של זרז בדיווקסלט (tin oxalate) לתערובת. כווןנו את ה-pH בתערובת באמצעות נתרן הידרוקסיד עד שה-pH יהיה בערך 6.8 עד 7.2. לאחר מכן, סגרו את הכלי במכסה והגבירו את מהירות סיבוב הציר ל-500 RPM.

שמר זאת למשך 24 שעות, כאשר בשעתיים הראשונות יש לשבור ידנית כל התגבשות של טין אוקסלט שמתפתחת. בסיום 24 השעות, הכן תנור שחומם מראש ל-35 °C.

הוציאו את הציר מהמערבל והניחו אותו בתנור. השאירו אותו לייבוש למשך הלילה. לאחר שמונה שעות של ייבוש לפחות, הוציאו את הציר מהתנור ושחררו את הסיבים מהציר.

הסר את שאריות הקטליזטור מהסיבים. ייצור יחידת חילוף הגזים המיקרו-וסקולרית מתחיל בהשגת זוג פלטות תבנית מפירסור שנחתכו בלייזר עם התבנית המיקרו-וסקולרית הרצויה. הצמד את הפלטות למחזיקי תלישה.

חתוך פיסה באורך 10 inch של סיב עם זרז עבור כל מיקרו-תעלה. השתמש בלוח חתוך בהתאם לקוטר הסיב כדי להסיר שאריות זרז מהסיבים. השתמש בקצה של אקדח דבק חם כדי להקטין בהדרגה את קצוות הסיב.

בצע זאת על ידי דחיקה איטית של קצות הסיבים. לאחר מכן, השחל את הסיבים דרך חורים תואמים בזוגות של לוחות דפוס פירס.

וודאו שהסיבים אינם פלולים בעת חיבור הפלטות. לאחר מכן, השהילו את קצות הסיבים דרך פיני הכיוונון של לוח המתיחה המותאם אישית ומתוחו את סיבי ה-PLA עד שיהיו מתוחים. היזהרו לא למתוח אותם יתר על המידה כדי למנוע את קריעת הסיבים.

הסר חלקיקים עודפים מתבנית הסיבים באמצעות אוויר דחוס. כעת ערבב poly dimethyl xin base עם סוכן ההקשחה שלו ביחס נפחי של 10 ל-1, והנח את התערובת בבנבקת (desiccator jar). בצע דיגסינג (Degas) לתערובת למשך 10 דקות תחת ואקום.

שפכו את תערובת ה-PDMS לתוך תא היציקה, אך לא ישירות על הסיבים. השתמשו במחט בקוטר 26 gauge כדי להסיר בועות אוויר מתא היציקה או מבין הסיבים. לאחר מכן, השריו את המכלול בטמפרטורה של 85 °C למשך 30 דקות.

כאשר הקופסה מקוררת, שחררו את לוחות הפליז מקופסת היציקה, תוך הקפדה לא לכופף את הלוחות או למשוך חזק מדי. הוציאו את השלב הראשון שהתקשה מקופסת היציקה. השתמשו במחט היפודרמית בעלת קוטר (gauge) הגדול לפחות פי שניים מהקוטר החיצוני של הסיבים כדי לנקב חורים במכסה קצה מסוג RTV, ובעוד המחט במקומה, השחילו את חוט הסיב דרך החור.

לאחר מכן הוצא את המחט. תבנית החורים צריכה להיות דומה ללוחית הדגימה מפירך, אך עם מרווחים רחבים יותר. בשלב הבא, הצמד את מכסי הקצוות לתבנית יציקה גדולה יותר.

שפו שכבה שנייה של PDMS והסִירו בועות גז שנותרו. שוב, השקיעו בטמפרטורה של 85 degrees Celsius למשך 30 דקות. לאחר ההשקעה השנייה, גזרו סיבי PLA עודפים מהדגימה.

הניחו זאת בתנור ואקום בטמפרטורה של 210 °C למשך 24 שעות או עד שרוב סיבי ה-PLA יפונו. אם ישנם סיבי PLA שלא ניתן להסיר, הזרמיקו 1 mL של כלורופורם כדי להמיס את השאריות בערוצים המיקרוסקופיים. בכך הושלם תהליך ייצור היחידה.

נוהל זה מספק שיטה לייצור מבנים מיקרו-וסקולריים בשרף, כפי שנראה ביחידה להחלפת גזים המוצגת למעלה. בצד שמאל למטה מופיע פירוט של מקטע מהמבנה.

נעשה שימוש בצבעים לצורך בהירות ויזואלית. מימין מוצגת התבנית המשושה של חורים בקוטר 200 micron ו-300 micron המשמשים ליצירת המיקרו-ערוצים. המיקרו-ערוצים הם חלולים לחלוטין והמרווח ביניהם עשוי להיות פחות מ-50 microns.

מבנה הרשת המיקרו-וסקולרית מוגבל אך ורק למבנים שניתן להוות באמצעות הסיבים ההקרבתיים. ייתכן שיופיעו both דליפות ופקקים בתוך המיקרו-תעלות. בצד שמאל של יחידה זו לחילוף גזים נמצא פקק.

ניתן להסיר אותם לעיתים קרובות באמצעות ממס. בצד ימין מוצגת דוגמה לדליפה. אלו נוצרות כאשר הסיבים המקריבים אינם מנוקים ביסודיות או כאשר המתיחה שלהם אינה תקינה. לאחר רכישת המיומנות, ניתן לבצע טכניקה זו ב-45 דקות ליצירת סיבים וב-60 דקות לייצור יחידות מיקרו-וסקולריות.

לאחר צפייה בסרטון זה, תגמרו עם הבנה טובה של האופן שבו סיבים מקריבים יוצרים תבנית תלת-ממדית, וכיצד לפתור בעיות במהלך התהליך הנרחב.