Name: הדפסה תלת-ממדית ושינוי פני השטח של סיטו באמצעות סוג I photoinitiated פילמור העברת שרשרת חיבור-פיצול הפיך (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-02-18T14:45:00.000+00:00
Duration: 7 min 28 s
Description: חקור שיטת הדפסה תלת-ממדית לכיוון עצמאי של תכונות חומרים ופני שטח באמצעות פילמור RAFT מופעל אור. טכניקה זו מפשטת ייצור מבנים מורכבים וניתנת לביצוע עם ציוד סטנדרטי.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים מכירים במימון ממועצת המחקר האוסטרלית ומ-UNSW אוסטרליה באמצעות תוכנית מחקר דיסקברי (DP210100094).

1. הכנת תוכנית הדפסה בתלת-ממד ומדפסת תלת-ממד
<ol><li>עצבו את הדגם הדיגיטלי להדפסה בתלת-ממד בהתאם לשלבים הבאים.<ol>
<li>פתח תוכנית עיצוב בסיוע מחשב (ראה טבלת חומרים).</li>
		<li>במישור x-y, צור מלבן שבמרכזו המקור בעל מידות של 80 מ"מ x 40 מ"מ, ולאחר מכן להבליט לאורך ציר z החיובי עבור 1.5 מ"מ כדי להפוך מנסרה מלבנית מוצקה, הנקרא אובייקט הבסיס.</li>
		<li>מעל אובייקט הבסיס, כלומר, ב z = 1.5 מ"מ, לצייר את דפוסי פני השטח הרצויים (במקרה זה, שני סמלי יין-יאנג) על פני השטח של פריזמה מלבנית.</li>
		<li>הבלטה של תבניות פני השטח באזורים נבחרים 0.05 מ"מ לאורך ציר z החיובי כדי ליצור תבנית מוגבהת מעט ביחס לעצם הבסיס.</li>
		<li>יצא את דגם התלת-ממד כדי לספק קובץ סטריאוליתוגרפיה עם . סיומת קובץ STL. הערה: בעבודה זו תוכננו דגימות בצורת עצם כלב27. כדי שדגמים רצויים אחרים יודפסו, בצע את השלבים 1.1.1.1-1.1.5.</li>
		<li>פתחו תוכנית חיתוך מדפסת תלת-ממדית (ראו טבלת חומרים) כדי לאפשר הגדרות של שכבה אחת.</li>
		<li>פתח את . קבצי STL מהכונן הקשיח של המחשב על-ידי לחיצה על קובץ > פתח ולאחר מכן ניווט אל . קובץ STL.</li>
		<li>סדרו את הדגמים התלת-ממדיים בפלטפורמת הבנייה באמצעות הלחצנים "סיבוב דגם" ו-"Model Move" כך שיתאימו לפחות ל-1 מ"מ בין כל העצמים בשלב הבנייה.</li>
		<li>על-ידי הזנת טקסט בתיבות שדה הערך בחלונית הימנית, שנה את הפרמטרים כאמור בטבלה 1.</li>
		<li>לחצו על הלחצן הכחול פרוסה בפינה הימנית התחתונה ושמרו אותו כקובץ פרוסה עם סיומת של. PWS או קובץ פרוס קריא אחר של מדפסת תלת-ממד.</li>
		<li>לחצו על הלחצן 'תצוגה מקדימה ' ברגע שהתפריט הנפתח יופיע ונווטו בין השכבות הפרוסות באמצעות פס הגלילה בצד ימין. שימו לב היטב למספרי השכבות של שכבת הבסיס האחרונה (שכבה 29 במקרה זה) ולשכבת תבנית פני השטח (30 במקרה זה). הערה: השכבה המודפסת הראשונה היא "שכבה 0" ולא "שכבה 1".</li>
		<li>בחלונית הימנית, בחרו 'קביעות שכבה אחת' ולאחר מכן הרחיבו את התפריט הנפתח.</li>
		<li>שנה/י את ״זמן חשיפה( ים) רק לשכבת פני השטח (שכבה 30) ל- 180 שניות, והותיר את כל זמני החשיפה האחרים לשכבה כערך ברירת המחדל.</li>
		<li>לחץ על לחצן שמור בפינה הימנית העליונה כדי לשמור את הקובץ הפרוס ב- USB.</li>
	</ol>
</li>
	<li>הכינו את מדפסת התלת-ממד.<ol>
<li>הכנס את ה- USB המכיל את הקובץ הפרוס למדפסת התלת-ממד (ראה טבלת חומרים).</li>
		<li>לפני הדפסה בתלת-ממד, החלק את שלב הבנייה וכייל את מיקום ציר z ל- z = 0 על-ידי ביצוע שיטת המדפסת התלת-ממדית הספציפית (כיול ידני או אוטומטי בעקבות מדריך המדפסת התלת-ממדית).</li>
		<li>בדוק את הסרט של מע"מ מדפסת 3D כדי להבטיח משטח חלק ונקי ללא פגמים.</li>
		<li>אם סרט המע"מ נראה פגום, החלף אותו בהתאם לפרוטוקול היצרן.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. הכנת שרפים
הערה: שרפים מסווגים כ"שרף בתפזורת" עבור השרף המשמש להדפסת תלת-ממד של החומר המקורי (מצע בסיס) ו"שרף פני השטח" עבור הפתרון המשמש לביצוע פונקציונליזציה של פני השטח (תבנית פני השטח).
<ol><li>הכן את שרף בתפזורת.<ol>
<li>להכנת שרף בתפזורת, לשקול 0.36 גרם של 2-(n-butylthiocarbonothioylthio) חומצה פרופנואית (BTPA) לתוך בקבוקון ענבר נקי 50 מ"ל.</li>
		<li>הוסף 13.63 מ"ל של פולי (אתילן גליקול) ניקוד ממוצע Mn 250 (PEGDA) לבקבוקון ענבר באמצעות micropipette.</li>
		<li>הוסף 14.94 מ"ל של N, N-דימתילקרילאמיד (DMAm) לבקבוקון הענבר באמצעות מיקרופיפט.</li>
		<li>בבקבוקון זכוכית נקי נפרד 20 מ"ל מכוסה בנייר אלומיניום, להוסיף 0.53 גרם של דיפניל (2,4,6-טרימתיל בנזואיל) תחמוצת פוספין (TPO).</li>
		<li>באמצעות micropipette, להוסיף 10 מ"ל של DMAm לבקבוקון זכוכית 20 מ"ל המכיל את TPO ולאטום את הבקבוקון באמצעות המכסה.</li>
		<li>הומוגניות יסודית של הפתרון של TPO ו- DMAm על ידי ערבוב באמצעות מערבל מערבולת במשך 10 שניות ולאחר מכן באמצעות אמבטיה קולית מעבדה סטנדרטית (~ 40 kHz) כדי sonicate התערובת במשך 1 דקה בטמפרטורת החדר (איור 1C, משמאל).</li>
		<li>באמצעות פיפטה מזכוכית ונורה של פיפטה מגומי, העבירו את התמיסה מבקבוקון הזכוכית 20 מ"ל לבקבוקון הענבר 50 מ"ל ואטמו את הבקבוקון עם כובע וסרט פלסטיק מעוצב.</li>
		<li>נענעו בעדינות את בקבוקון הענבר בגודל 50 מ"ל ולאחר מכן הניחו את הבקבוקון באמבטיה קולית למשך 2 דקות בטמפרטורת החדר כדי להבטיח שהתערובת הומוגנית (איור 1C, שני משמאל).</li>
		<li>מניחים את בקבוקון הענבר האטום מלא עם שרף בתפזורת במכסה המנוע אדים לשימוש מאוחר יותר.</li>
	</ol>
</li>
	<li>הכן את שרף פני השטח.<ol>
<li>להכנת שרף פני השטח, לשקול 0.50 גרם של TPO לתוך בקבוקון ענבר נקי 50 מ"ל.</li>
		<li>בעזרת מיקרופיפט, הוסיפו 3.56 מ"ל של DMAm ו-11.98 מ"ל של N, N-דימתילפורמיד (DMF) לבקבוקון הענבר של 50 מ"ל וחתמו את הבקבוקון עם סרט פלסטיק שניתן לעצב. </li>
		<li>לנער בעדינות את בקבוקון ענבר אטום sonicate במשך 1 דקה בטמפרטורת החדר באמצעות אמבטיה קולית מעבדה סטנדרטית (~ 40 kHz).</li>
		<li>לבקבוקון נקי של 20 מ"ל מכוסה בנייר כסף, הוסיפו 0.29 גרם 1-פירנמתיל מתקרילט (PyMMA).</li>
		<li>הוסף 10 מ"ל של DMF לבקבוקון 20 מ"ל ולאטום את הבקבוקון עם כובע באמצעות micropipette.</li>
		<li>נענעו בעדינות את בקבוקון הזכוכית בגודל 20 מ"ל וסניקאט במרווחים של דקה אחת בטמפרטורת החדר באמצעות אמבטיה קולית סטנדרטית במעבדה, תוך בדיקה חזותית בין מחזורים עד שנראה כי ה-PyMMA מתמוסס לחלוטין (איור 1C, שלישי ורביעי משמאל).</li>
		<li>בעזרת פיפטה מזכוכית ונורה של פיפטה מגומי, העבירו את התמיסה מבקבוקון הזכוכית 20 מ"ל לבקבוקון הענבר 50 מ"ל.</li>
		<li>נענעו בעדינות את בקבוקון הענבר בגודל 50 מ"ל ולאחר מכן הניחו את הבקבוקון באמבט קולי למשך 2 דקות בטמפרטורת החדר כדי להבטיח שהתערובת הומוגנית (איור 1C, מימין ושני מימין).</li>
		<li>מניחים את בקבוקון הענבר האטום מלא עם שרף בתפזורת במכסה המנוע אדים לשימוש מאוחר יותר. אזהרה: כימיקלים מסוימים המשמשים בפרוטוקול זה עלולים לגרום לגירוי חמור בעור ובעיניים ולארעילות אחרת לבני אדם ולסביבה. ודא שפרוטוקולי הבטיחות נשמרים בהתאם לגיליון נתוני הבטיחות ולתקנות המקומיות.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3.3D הדפסה ותפקוד פני השטח
<ol><li>בצע הדפסה תלת-ממדית של מצע הבסיס בהתאם לשלבים שלהלן.<ol>
<li>יוצקים את השרף בתפזורת שהוכן בעבר (שלב 2.1) לתוך מיכל המדפסת התלת-ממדית (ראה טבלת חומרים), ומבטיחים שהפתרון מכסה לחלוטין את הסרט התחתון במיכל ללא בועות אוויר או אינומוגניות אחרות, ולאחר מכן סגור את מארז המדפסת התלת-ממדית.</li>
		<li>נווט/י ב-USB באמצעות מסך המדפסת התלת-ממדית ובחר/י את קובץ הדגם הפרוס על-ידי לחיצה על כפתור המשולש 'הפעל ' כדי להתחיל בתהליך ההדפסה בתלת-ממד.</li>
		<li>על-ידי צפייה במסך המדפסת התלת-ממדית, שימו לב היטב למספר השכבות המודפסות והשהו את תוכנית ההדפסה על-ידי לחיצה על כפתור ההשהיה של שני קווים אנכיים במהלך הדפסה בתלת-ממד של השכבה האחרונה של מצע הבסיס (שכבה 29 במקרה זה).</li>
		<li>הסר את כל שלב הבנייה ושטוף בעדינות את שלב הבנייה והחומר המודפס עם 100% אתנול ללא דנטורציה מבקבוק כביסה למשך 10 שניות כדי להסיר שרף בתפזורת שיורית מהחומר המודפס התלת-ממדי ומשלב הבנייה.</li>
		<li>באמצעות אוויר דחוס, ייבשו בעדינות את החומר המודפס התלת-ממדי ובנו שלב להסרת אתנול שיורית ולאחר מכן הכנסו מחדש את שלב הבנייה למדפסת התלת-ממד.</li>
		<li>הסר את המיכל ממדפסת 3D ויוצקים את השרף בתפזורת הנותרת לתוך בקבוקון ענבר. יש לאחסן את הבקבוקון במקום חשוך וקריר.</li>
		<li>באמצעות 100% אתנול ללא דנטורציה מבקבוק כביסה, לשטוף בזהירות את המיכל כדי להסיר כל שאריות שרף בתפזורת.</li>
		<li>יבש את המיכל באמצעות זרם של אוויר דחוס כדי להסיר כל אתנול שיורית ולהכניס מחדש את המיכל למדפסת 3D.</li>
	</ol>
</li>
	<li>בצע פונקציונליזציה של פני השטח.<ol>
<li>יוצקים את שרף המשטח שהוכן בעבר (שלב 2.2) לתוך מיכל המדפסת התלת-ממדית, ומבטיחים שהפתרון יכסה לחלוטין את הסרט התחתון ללא בועות אוויר או אינומוגניות אחרות, ולאחר מכן סגור את מארז המדפסת התלת-ממדית.</li>
		<li>לחדש את תוכנית ההדפסה בתלת-ממד על-ידי לחיצה על כפתור המשולש הפעל כדי לאפשר לתבנית פני השטח שנקבעה מראש להתרחש.</li>
		<li>לאחר השלמת תוכנית ההדפסה, הסר את שלב הבנייה מהמדפסת התלת-ממדית ושטוף במשך 10 שניות עם אתנול 100% ללא דנטורציה באמצעות בקבוק כביסה להסרת שרף משטח שיורית מהחומר המודפס התלת-ממדי ומשלב הבנייה.</li>
		<li>באמצעות אוויר דחוס (קצב זרימה, 30 ליטר/ דקה), ייבש בעדינות את החומר המודפס בתלת-ממד ובנה שלב להסרת שאריות אתנול.</li>
		<li>בעוד עדיין מחובר לשלב הבנייה, לאחר לרפא את החומר על ידי היפוך שלב הבנייה כולו והצבתו תחת אור 405 ננומטר במשך 15 דקות.</li>
		<li>הסר בעדינות את החומר המודפס התלת-ממדי בעל תפקוד פני השטח משלב הבנייה באמצעות לוח מתכת דק או מגרד צבע.</li>
		<li>ללא התאמות נוספות, לנתח את המאפיינים המכניים של החומר ואת פני השטח.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. ניתוח דגימות מודפסות בתלת-ממד
<ol><li>בצע את ניתוח הפלואורסצנטיות.<ol>
<li>מקם את החומר המודפס בתלת-ממד ומתפקד על פני השטח מתחת למנורת פריקת גז UV בגודל 312 ננומטר (ראו טבלת חומרים) במקום חשוך, ומבטיח שהשכבה בעלת תפקוד פני השטח פונה כלפי מעלה.</li>
		<li>הפעל את המנורה כדי להקרין ברציפות את שכבת פני השטח עם אור 312 ננומטר ולהתבונן בתבנית הפלואורסצנטית. צלם תמונות במידת הצורך. הערה: זהו שלב בדיקה חזותית; אין אפשרות לציין זמן. ההקרנה נמשכת בזמן התצפית מתרחשת.</li>
		<li>מקם את החומר המודפס בתלת-ממד, בעל פונקציונליות פני השטח, בתמונה פלואורסצנטית. באמצעות התוכנה שסופקה, ללכוד תמונות פלואורסצנטיות דיגיטליות של המשטחים העליונים והתחתונים באמצעות מקור פריקת הגז Trans-UV (302 ננומטר) (ראה טבלת חומרים).</li>
	</ol>
</li>
	<li>בצע את ניתוח מאפיין המתיחה.<ol>
<li>מדוד את המד עם ועובי של דגימות עצם הכלב (במילימטרים).</li>
		<li>מניחים את הדגימות בצורת עצם כלב בין האחיזות של מכונת בדיקה מתיחה, ומבטיחים שהחומר המודפס התלת-ממדי ממוקם באופן שווה במרחק שצוין במסמך הסטנדרטים, במקרה זה, 50.3 מ"מ.</li>
		<li>הגדר את תוכנית בדיקת המתיחה; במקרה זה, מהירות המעלית נקבעה ל 1.1 מ"מ / דקה, מספר הדגימות נקבע על 10 לשנייה.</li>
		<li>התחל את התוכנית כדי לרכוש כוח (N) לעומת נתוני נסיעות (מ"מ).</li>
		<li>לאחר הכנת המדגם, עצור את המחשב ושמור את הנתונים כנתונים המופרדים בין עמודות באמצעות . סיומת קובץ CSV.</li>
		<li>המר את נתוני הכוח (N) ללחץ (MPa) על-ידי חלוקת כל נקודה בעמודת הכוח לפי אזור המד (mm2, המתקבל על-ידי הכפלת רוחב המד בעובי המד).</li>
		<li>המר את נתוני הנסיעה למתח (%) על-ידי צלילה בנתוני הנסיעה באורך המד (50.3 מ"מ) בכל נקודה והכפלת כל תוצאה ב- 100.</li>
		<li>חשב קשיחות (MJ/m3) באמצעות הכלל הטרפזי כדי לחשב את האזור תחת עקומת מתח הלחץ.</li>
		<li>חשב מודולוס של יאנג (MPa) על ידי לקיחת שיפוע הלחץ (MPa) לעומת. עקומת המתח (%) באזור האלסטי, בעבודה זו מ 1%-2% התארכות27.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Ligon, S. C., Liska, R., Stampfl, J., Gurr, M., Mülhaupt, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymers+for+3D+printing+and+customized+additive+manufacturing%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Polymers for 3D printing and customized additive manufacturing.</a> Chemical Reviews. 117 (15), 10212-10290 (2017).</li>
<li>Lewis, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+ink+writing+of+3D+functional+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Direct ink writing of 3D functional materials.</a> Advanced Functional Materials. 16 (17), 2193-2204 (2006).</li>
<li>Kumar, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+laser+sintering%3A+A+qualitative+and+objective+approach%5BTitle%5D)+AND+%22JOM%22%5BJournal%5D)">Selective laser sintering: A qualitative and objective approach.</a> JOM. 55 (10), 43-47 (2003).</li>
<li>Jung, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Designing+with+light%3A+Advanced+2D%2C+3D%2C+and+4D+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Designing with light: Advanced 2D, 3D, and 4D materials.</a> Advanced Materials. 32 (18), 1903850(2020).</li>
<li>Lim, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fundamentals+and+applications+of+photo-cross-linking+in+bioprinting%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Fundamentals and applications of photo-cross-linking in bioprinting.</a> Chemical Reviews. 120 (19), 10662-10694 (2020).</li>
<li>Chen, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoinitiators+derived+from+natural+product+scaffolds%3A+Monochalcones+in+three-component+photoinitiating+systems+and+their+applications+in+3D+printing%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Photoinitiators derived from natural product scaffolds: Monochalcones in three-component photoinitiating systems and their applications in 3D printing.</a> Polymer Chemistry. 11 (28), 4647-4659 (2020).</li>
<li>Chen, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+D-%CF%80-A+and+A-%CF%80-D-%CF%80-A+three-component+photoinitiating+systems+based+on+carbazole%2Ftriphenylamino+based+chalcones+and+application+in+3D+and+4D+printing%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Novel D-π-A and A-π-D-π-A three-component photoinitiating systems based on carbazole/triphenylamino based chalcones and application in 3D and 4D printing.</a> Polymer Chemistry. 11 (40), 6512-6528 (2020).</li>
<li>Zhang, J., Xiao, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+printing+of+photopolymers%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer+Chemistry%22%5BJournal%5D)">3D printing of photopolymers.</a> Polymer Chemistry. 9 (13), 1530-1540 (2018).</li>
<li>Zhu, Y., Ramadani, E., Egap, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thiol+ligand+capped+quantum+dot+as+an+efficient+and+oxygen+tolerance+photoinitiator+for+aqueous+phase+radical+polymerization+and+3D+printing+under+visible+light%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Thiol ligand capped quantum dot as an efficient and oxygen tolerance photoinitiator for aqueous phase radical polymerization and 3D printing under visible light.</a> Polymer Chemistry. 12 (35), 5106-5116 (2021).</li>
<li>Jiang, P., Ji, Z., Wang, X., Zhou, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+functionalization+-+a+new+functional+dimension+added+to+3D+printing%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Surface functionalization - a new functional dimension added to 3D printing.</a> Journal of Materials Chemistry C. 8 (36), 12380-12411 (2020).</li>
<li>Gonzalez, G., Chiappone, A., Dietliker, K., Pirri, C. F., Roppolo, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+functionalization+of+3D+printed+polydimethylsiloxane-based+microfluidic+devices+obtained+through+digital+light+processing%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials+Technologies%22%5BJournal%5D)">Fabrication and functionalization of 3D printed polydimethylsiloxane-based microfluidic devices obtained through digital light processing.</a> Advanced Materials Technologies. 5 (9), 2000374(2020).</li>
<li>Yao, X., Song, Y., Jiang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+bio-inspired+special+wettable+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Applications of bio-inspired special wettable surfaces.</a> Advanced Materials. 23 (6), 719-734 (2011).</li>
<li>Bose, S., Robertson, S. F., Bandyopadhyay, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+modification+of+biomaterials+and+biomedical+devices+using+additive+manufacturing%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomaterialia%22%5BJournal%5D)">Surface modification of biomaterials and biomedical devices using additive manufacturing.</a> Acta Biomaterialia. 66, 6-22 (2018).</li>
<li>Wang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((i3DP%2C+a+robust+3D+printing+approach+enabling+genetic+post-printing+surface+modification%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">i3DP, a robust 3D printing approach enabling genetic post-printing surface modification.</a> Chemical Communications. 49 (86), 10064-10066 (2013).</li>
<li>Lee, K., Corrigan, N., Boyer, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+high-resolution+3D+printing+and+surface+functionalization+via+type+I+photoinitiated+raft+polymerization%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Rapid high-resolution 3D printing and surface functionalization via type I photoinitiated raft polymerization.</a> Angewandte Chemie International Edition. 60 (16), 8839-8850 (2021).</li>
<li>Zhang, Z., Corrigan, N., Bagheri, A., Jin, J., Boyer, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+versatile+3D+and+4D+printing+system+through+photocontrolled+raft+polymerization%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">A versatile 3D and 4D printing system through photocontrolled raft polymerization.</a> Angewandte Chemie International Edition. 58 (50), 17954-17963 (2019).</li>
<li>Corrigan, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reversible-deactivation+radical+polymerization+%28controlled%2Fliving+radical+polymerization%29%3A+From+discovery+to+materials+design+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Polymer+Science%22%5BJournal%5D)">Reversible-deactivation radical polymerization (controlled/living radical polymerization): From discovery to materials design and applications.</a> Progress in Polymer Science. 111, 101311(2020).</li>
<li>Moad, G., Rizzardo, E., Thang, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Living+radical+polymerization+by+the+raft+process+-+A+third+update%5BTitle%5D)+AND+%22Australian+Journal+of+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Living radical polymerization by the raft process - A third update.</a> Australian Journal of Chemistry. 65 (8), 985-1076 (2012).</li>
<li>Chiefari, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Living+free-radical+polymerization+by+reversible+addition%E2%88%92Fragmentation+chain+transfer%3A+The+RAFT+process%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Living free-radical polymerization by reversible addition−Fragmentation chain transfer: The RAFT process.</a> Macromolecules. 31 (16), 5559-5562 (1998).</li>
<li>Fromel, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((User-friendly+chemical+patterning+with+digital+light+projection+polymer+brush+photolithography%5BTitle%5D)+AND+%22European+Polymer+Journal%22%5BJournal%5D)">User-friendly chemical patterning with digital light projection polymer brush photolithography.</a> European Polymer Journal. 158, 110652(2021).</li>
<li>Fromel, M., Li, M., Pester, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+engineering+with+polymer+brush+photolithography%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecular+Rapid+Communications%22%5BJournal%5D)">Surface engineering with polymer brush photolithography.</a> Macromolecular Rapid Communications. 41 (18), 2000177(2020).</li>
<li>Wang, C. -G., Chen, C., Sakakibara, K., Tsujii, Y., Goto, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Facile+fabrication+of+concentrated+polymer+brushes+with+complex+patterning+by+photocontrolled+organocatalyzed+living+radical+polymerization%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Facile fabrication of concentrated polymer brushes with complex patterning by photocontrolled organocatalyzed living radical polymerization.</a> Angewandte Chemie International Edition. 57 (41), 13504-13508 (2018).</li>
<li>Zoppe, J. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-initiated+controlled+radical+polymerization%3A+state-of-the-art%2C+opportunities%2C+and+challenges+in+surface+and+interface+engineering+with+polymer+brushes%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Surface-initiated controlled radical polymerization: state-of-the-art, opportunities, and challenges in surface and interface engineering with polymer brushes.</a> Chemical Reviews. 117 (3), 1105(2017).</li>
<li>Pester, C. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ambiguous+antifouling+surfaces%3A+Facile+synthesis+by+light-mediated+radical+polymerization%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Polymer+Science+Part+A%3A+Polymer+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Ambiguous antifouling surfaces: Facile synthesis by light-mediated radical polymerization.</a> Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry. 54 (2), 253-262 (2016).</li>
<li>Poelma, J. E., Fors, B. P., Meyers, G. F., Kramer, J. W., Hawker, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+complex+three-dimensional+polymer+brush+nanostructures+through+light-mediated+living+radical+polymerization%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Fabrication of complex three-dimensional polymer brush nanostructures through light-mediated living radical polymerization.</a> Angewandte Chemie International Edition. 52 (27), 6844-6848 (2013).</li>
<li>Zhu, Y., Egap, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PET-RAFT+polymerization+catalyzed+by+cadmium+selenide+quantum+dots+%28QDs%29%3A+Grafting-from+QDs+photocatalysts+to+make+polymer+nanocomposites%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer+Chemistry%22%5BJournal%5D)">PET-RAFT polymerization catalyzed by cadmium selenide quantum dots (QDs): Grafting-from QDs photocatalysts to make polymer nanocomposites.</a> Polymer Chemistry. 11 (5), 1018-1024 (2020).</li>
<li>ASTM International. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ASTM+Standard+D638-14%3A+Standard+Test+method+for+tensile+properties+of+plastics%5BTitle%5D)+AND+%22ASTM+International%22%5BJournal%5D)">ASTM Standard D638-14: Standard Test method for tensile properties of plastics.</a> ASTM International. , (2014).</li>
<li>Moad, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((RAFT+%28Reversible+addition-fragmentation+chain+transfer%29+crosslinking+%28co%29polymerization+of+multi-olefinic+monomers+to+form+polymer+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer+International%22%5BJournal%5D)">RAFT (Reversible addition-fragmentation chain transfer) crosslinking (co)polymerization of multi-olefinic monomers to form polymer networks.</a> Polymer International. 64 (1), 15-24 (2015).</li>
<li>Li, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SI-PET-RAFT%3A+Surface-initiated+photoinduced+electron+transfer-reversible+addition-fragmentation+chain+transfer+polymerization%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Macro+Letters%22%5BJournal%5D)">SI-PET-RAFT: Surface-initiated photoinduced electron transfer-reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization.</a> ACS Macro Letters. 8 (4), 374-380 (2019).</li>
</ol>

המחברים מצהירים שאין ניגודי עניינים.

הפרוטוקול הנוכחי מדגים תהליך להדפסה תלת-ממדית של חומרים פולימריים בעלי תכונות בתפזורת ובאופן עצמאי. ההליך מתבצע בשיטה דו-שלבית על-ידי הדפסת תלת-ממד של מצע הבסיס ולאחר מכן שינוי שכבת פני השטח של העצם המודפס בתלת-ממד באמצעות שרף פונקציונלי שונה אך באמצעות אותה חומרת הדפסה תלת-ממדית. בעוד שמדפסות התלת-ממד המשמשות בעבודה זו מיועדות להדפסת חומרים מקושרים בצורה של שכבה אחר שכבה, פונקציונליזציה של פני השטח יכולה להתבצע גם באמצעות אותה חומרה. כפי שמוצג בפרוטוקול זה, היתרון של שימוש בחומרת מדפסת 3D לפונקציונליזציה של פני...

ייצור תוספים והדפסת תלת-ממד חוללו מהפכה בייצור החומרים על ידי מתן מסלולים יעילים וקלים יותר לייצור חומרים מורכבים גיאומטרית1. מלבד חירויות העיצוב המשופרות בהדפסה בתלת-ממד, טכנולוגיות אלה מייצרות פחות פסולת מתהליכי ייצור תת-פעילות מסורתיים באמצעות שימוש נבון בחומרים מבשרים בתהליך ייצור שכבה אחר שכבה. מאז שנות ה-80 של המאה ה-20 פותח מגוון רחב של טכניקות הדפסה תלת-ממדיות שונות לייצור רכיבים פולימריים, מתכתיים וקרמיים1. השיטות הנפוצות ביותר כוללות הדפסת תלת-ממד מבוססת שחול כגון ייצור חוטים מותך וטכניקות כתיבת דיו ישירות2, טכניקות sintering כגון sintering לייזר סלקטיבי3, כמו גם טכניקות הדפסה תלת-ממדית מבוססות שרף כגון סטריאוליתוגרפיה מבוססת לייזר והקרנה וטכניקות עיבוד אור דיגיטליות מוסוכות4 . בין טכניקות ההדפסה התלת-ממדיות הרבות הקיימות כיום, טכניקות ההדפסה התלת-ממדית המופקות בפוטוינפיה מספקות כמה יתרונות בהשוואה לשיטות אחרות, כולל רזולוציה גבוהה יותר ומהירויות הדפסה גבוהות יותר, כמו גם היכולת לבצע התגבשות של השרף הנוזלי בטמפרטורת החדר, מה שפותח את האפשרות להדפסה תלת-ממדית ביו-חומרית מתקדמת4,5,6,7,8, 9.
בעוד יתרונות אלה אפשרו אימוץ נרחב של הדפסה בתלת-ממד בתחומים רבים, היכולת המוגבלת להתאים באופן עצמאי את מאפייני החומר המודפס בתלת-ממד מגבילה יישומים עתידיים10. בפרט, חוסר היכולת להתאים בקלות את המאפיינים המכניים בתפזורת ללא תלות במאפיינים הבין-משפחתיים מגביל יישומים כגון שתלים, הדורשים משטחים תואמים ביולוגית מותאמים היטב ולעתים קרובות תכונות בתפזורת שונות בהרבה, כמו גם משטחים אנטי-פולשניים ואנטיבקטריאליים, חומרי חיישנים וחומרים חכמים אחרים11,12,13 . חוקרים הציעו שינוי פני השטח של חומרים מודפסים 3D כדי להתגבר על בעיות אלה כדי לספק באופן עצמאי יותר להתאים בתפזורת ותכונות בין-דתיות 10,14,15.
לאחרונה, הקבוצה שלנו פיתחה תהליך הדפסה תלת-ממדית פוטו-מושרה המנצל פילמור שרשרת חיבור-פיצול הפיך (RAFT) כדי לתווך סינתזת פולימר רשת15,16. פילמור RAFT הוא סוג של פילמור רדיקלי נטרול הפיך המספק רמה גבוהה של שליטה על תהליך הפילמור ומאפשר ייצור של חומרים מקרומולקולריים עם משקלים מולקולריים מכווננים היטב וטופולוגיות, והיקף כימי רחב17,18,19. ראוי לציין, תרכובות thiocarbonylthio, או סוכני RAFT, בשימוש במהלך פילמור RAFT נשמרים לאחר פילמור. לכן ניתן להפעיל אותם מחדש כדי לשנות עוד יותר את התכונות הכימיות והפיזיות של החומר המקרומולקולרי. לכן, לאחר הדפסה 3D, אלה סוכני RAFT רדומים על המשטחים של החומר המודפס 3D ניתן להפעיל מחדש בנוכחות מונומרים פונקציונליים כדי לספק משטחי חומר מותאמים20,21,22,23,24,25,26. פילמור פני השטח המשני מכתיב את תכונות החומר הבין-דתי וניתן לבצעו בצורה מבוקרת מרחבית באמצעות ייזום פוטוכימי.
הפרוטוקול הנוכחי מתאר שיטה להדפסת חומרים פולימריים תלת-ממדיים באמצעות תהליך פילמור RAFT פוטוני המושרה ולאחר מכן שינוי פני השטח במקום כדי לווסת את המאפיינים הבין-דתיים ללא תלות במאפיינים המכניים של החומר בתפזורת. בהשוואה לגישות קודמות של הדפסה בתלת-ממד ולשינוי פני השטח, הפרוטוקול הנוכחי אינו דורש deoxygenation או תנאים מחמירים אחרים ולכן הוא נגיש מאוד עבור אנשים שאינם מומחים. יתר על כן, השימוש בחומרת הדפסה תלת-ממדית לביצוע ייצור החומר הראשוני ופוסט-פונקציונליזציה של פני השטח מספק שליטה מרחבית על תכונות החומר וניתן לבצע זאת ללא יישור מייגע של מספר מסכות צילום שונות כדי ליצור דפוסים מורכבים.

<table><tbody><tr><td>1-פירנמתיל מתקרילט</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>765120</td><td></td></tr><tr><td>2-(n-butylthiocarbonothioylthio) חומצה פרופנואית</td><td>בורון מולקולרי</td><td>BM1640</td><td></td></tr><tr><td>מדפסת תלת מימד</td><td>פוטון</td><td>מונו S</td><td>עוצמת האור במשטח המסכה הדיגיטלית = 0.81 mW cm-2</td></tr><tr><td>תוכנת חיתוך הדפסת תלת מימד</td><td></td><td>סדנת פוטון פוטון V2.1.19</td><td></td></tr><tr><td>40 קילו-הרץ אולטרסאונד</td><td>אמבטיה Thermoline</td><td>UB-410</td><td></td></tr><tr><td>אוויר דחוס</td><td>Coregas</td><td>230142</td><td>מיכל הפועל ב-130 kPa</td></tr><tr><td>תוכנית עיצוב בעזרת מחשב</td><td>SpaceClaim SpaceClaim</td><td>Design Manager V19.1</td><td></td></tr><tr><td>דיפניל (2,4,6-טרימתיל-בנזויל) תחמוצת פוספין</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>415952</td><td></td></tr><tr><td>אתנול לא מפורק 100%</td><td>AR ChemSupply</td><td>EL043-2.5L-P</td><td></td></tr><tr><td>בקבוק שטיפת אתנול</td><td>Rowe Scientific</td><td>AZLWGF541P</td><td></td></tr><tr><td>Fluorescence Imager</td><td>Bio-Rad</td><td>Gel Doc XR+</td><td>משתמש במנורת פריקת גז 302 ננומטר כמקור פליטה</td></tr><tr><td>מד כוח עוצמת אור</td><td>Newport</td><td>843-R</td><td></td></tr><tr><td>בודק מכני</td><td>סימן&ndash&ndash; 10</td><td>ESM303</td><td>מד כוח 1 kN M5&ndash; 200</td></tr><tr><td>סרט פלסטיק ניתן לעיצוב</td><td>Parafilm</td><td>PM992</td><td></td></tr><tr><td>N,N-dimethlacrylamide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>274135</td><td></td></tr><tr><td>N,N-Dimethylformamide HPLC</td><td>ChemSupply</td><td>LC1051-G4L</td><td></td></tr><tr><td>פולי (אתילן גליקול) דיאקרילט ממוצע Mn 250</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>475629</td><td></td></tr><tr><td>מנורת פוסט ריפוי</td><td>Leoway</td><td>&lrm; B0869BY79P</td><td>60 W 405 ננומטר</td></tr><tr><td>מסמך תקנים</td><td>ASTM</td><td>Standard ASTM D638-14</td><td></td></tr><tr><td>מכונת בדיקת מתיחה</td><td>Mark-10</td><td></td><td></td></tr><tr><td>UV Light</td><td>Fisher Scientific</td><td>11-982-30</td><td>6 W Spectroline E-Series, מנורת פריקת גז</td></tr><tr><td>מערבל מערבולת IKA Vortex 3</td><td>LabTek</td><td>3340000I</td><td></td></tr></tbody></table>

הדפסה תלת-ממדית ושינוי פני השטח של סיטו באמצעות סוג i photoinitiated פילמור העברת שרשרת חיבור-פיצול הפיך

3D Printing and In Situ Surface Modification via Type I Photoinitiated Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer Polymerization

הדפסה בתלת-ממד מספקת גישה קלה לחומרים מורכבים גיאומטריים. עם זאת, חומרים אלה קשורים באופן מהותי בתפזורת ובתכונות בין-דתיות התלויות בהרכב הכימי של השרף. בעבודה הנוכחית, חומרים מודפסים בתלת-ממד עוברים לאחר פונקציונליזציה באמצעות חומרת המדפסת התלת-ממדית באמצעות תהליך פילמור משני ביוזמת פני השטח, ובכך מספקים שליטה עצמאית על תכונות החומר בתפזורת ובבין-דתיות. תהליך זה מתחיל בהכנת שרפים נוזליים, המכילים מונומר חד-תכליתי, מונומר רב-תכליתי מוצלב, מין רך פוטוכימי המאפשר ייזום של פילמור, ובאופן קריטי, תרכובת תיוקרבונילתיו המאפשרת פילמור שרשרת חיבור-פיצול הפיך (RAFT). תרכובת thiocarbonylthio, הידועה בדרך כלל כסוכן RAFT, מתווכת את תהליך פילמור צמיחת שרשרת ומספקת חומרים פולימריים עם מבני רשת הומוגניים יותר. השרף הנוזלי נרפא באופן של שכבה אחר שכבה באמצעות מדפסת תלת-ממד לעיבוד אור דיגיטלי הזמינה מסחרית כדי להעניק לחומרים תלת-ממדיים בעלי גיאומטריות הנשלטות על ידי מרחבים. השרף הראשוני מוסר ומוחלף בתערובת חדשה המכילה מונומרים פונקציונליים ומינים פוטו-מיניים. החומר המודפס בתלת-ממד נחשף לאחר מכן לאור ממדפסת התלת-ממד בנוכחות תערובת המונומר הפונקציונלית החדשה. זה מאפשר פילמור יזום פני השטח photoinduced להתרחש מקבוצות סוכן RAFT סמוי על פני השטח של החומר המודפס 3D. בהתחשב בגמישות הכימית של שני השרפים, תהליך זה מאפשר מגוון רחב של חומרים מודפסים תלת-ממדיים להיות מיוצרים עם תכונות בתפזורת ובינעירונית הניתנות להתאמה אישית.

ההליך הכללי להדפסה בתלת-ממד ולפונקציונליזציה של פני השטח מוצג באיור 1. בפרוטוקול זה, פולימר רשת מסונתז בתחילה באמצעות תהליך פילמור RAFT פוטוני מושרה15, באמצעות מדפסת תלת-ממד כדי לייצר אובייקט בתהליך שכבה אחר שכבה (איור 1A). שרף בתפזורת המשמש ליצירת רשת הפולימרים מכיל מינים יוזמים photolabile (TPO), אשר מייצר רדיקלים עם חשיפה לאור 405 ננומטר. לאחר מכן, רדיקלים אלה יכולים להוסיף לקשרי ויניל ב- DMAm המונומרי וב- PEGDA ההולכת וגוברת ...

הפרוטוקול הנוכחי מתאר את ההדפסה התלת-ממדית המבוססת על עיבוד אור דיגיטלי של חומרים פולימריים באמצעות פילמור שרשרת חיבור-פיצול הפיך מסוג I פוטוניטיזציה של העברת שרשרת חיבור-פיצול הפיך ואת הבא בתור לאחר הפונקציונליזציה של חומר המקום באמצעות פילמור בתיווך פני השטח. הדפסה בתלת-ממד Photoinduced מספקת חומרים עם תכונות בתפזורת ובאופן רוחבי מותאמות אישית ומבוקרות באופן מרחבי.

הדפסה תלת-ממדית ושינוי פני השטח של סיטו באמצעות סוג I photoinitiated פילמור העברת שרשרת חיבור-פיצול הפיך

3D printing provides facile access to geometrically complex materials. However, these materials have intrinsically linked bulk and interfacial properties ...

פרוטוקול זה מאפשר לכוונן באופן עצמאי את המאפיינים בתפזורת ובבין-דתיים של חומרים המודפסים בתלת-ממד. הדבר מעניק גמישות רבה יותר לעיצוב וליצירת חומרים מורכבים המודפסים בתלת-ממד. טכניקה זו אינה דורשת תנאי תגובה מחמירים וניתן לבצעה באמצעות ציוד זמין מסחרית.כתוצאה מכך, טכניקה זו מקלה באופן משמעותי על ייצור חומרים מורכבים המודפסים בתלת-ממד. כדי להתחיל, להכין את שרף בתפזורת על ידי שוקל 0.36 גרם של BTPA לתוך בקבוקון ענבר נקי 50 מיליליטר. הוסף 13.63 מיליליטר של פוליאתילן גליקול דיאקרילט ו 14.94 מיליליטרים של DMAm לבקבוקון הענבר באמצעות micropipette.בבקבוקון זכוכית נקי נפרד 20 מיליליטר מכוסה רדיד אלומיניום, להוסיף 0.53 גרם של TPO. באמצעות micropipette, להוסיף 10 מיליליטר של DMAm לבקבוקון זכוכית 20 מיליליטר המכיל את TPO ולאטום את הבקבוקון באמצעות המכסה. ביסודיות הומוגניזציה הפתרון של TPO ב- DMAm על ידי ערבוב באמצעות מערבל מערבולת במשך 10 שניות ולאחר מכן באמצעות אמבטיה קולית מעבדה סטנדרטית כדי sonicate התערובת במשך 2 דקות בטמפרטורת החדר.באמצעות פיפטה זכוכית ונורה פיפטה גומי, להעביר את הפתרון מבקבוקון זכוכית 20 מיליליטר לבקבוקון ענבר 50 מיליליטר ולאטום את הבקבוקון עם כובע וסרט פלסטיק יצוק. לנער בעדינות את בקבוקון ענבר 50 מיליליטר ולאחר מכן הניח את הבקבוקון באמבטיה קולית במשך 2 דקות בטמפרטורת החדר כדי להבטיח את התערובת היא הומוגנית. מניחים את בקבוקון הענבר האטום מלא עם שרף בתפזורת במכסה המנוע אדים לשימוש מאוחר יותר.הכן את שרף פני השטח כפי שתואר בעבר להכנת שרף בתפזורת. לאחר הכנת שרף פני השטח, מניחים את הענבר הנתעב האטום מלא שרף פני השטח במכסה המנוע אדים לשימוש מאוחר יותר. כדי לבצע הדפסה בתלת-ממד, יש לשפוך את השרף בתפזורת שהוכן בעבר לתוך מיכל המדפסת התלת-ממדית, כדי להבטיח שהפתרון מכסה לחלוטין את הסרט התחתון במיכל ללא בועות אוויר או אי-הומוגניות אחרות, ולאחר מכן סגור את מארז המדפסת התלת-ממדית.נווט/י ב-USB באמצעות מסך המדפסת התלת-ממדית ובחר/י את קובץ הדגם הפרוס על-ידי לחיצה על כפתור המשולש 'הפעל' כדי להתחיל בתהליך ההדפסה בתלת-ממד. על-ידי צפייה במסך מדפסת התלת-ממד, שימו לב היטב למספר השכבות המודפסות והשהו את תוכנית ההדפסה על-ידי לחיצה על כפתור שני הקווים האנכיים השהה במהלך הדפסה בתלת-ממד של השכבה האחרונה של מצע הבסיס. הסירו את כל שלב הבנייה ושטפו בעדינות את שלב הבנייה והחומר המודפס עם 100% אתנול ללא דנטורציה מבקבוק כביסה למשך 10 שניות כדי להסיר שאריות שרף בתפזורת מהחומר המודפס בתלת-ממד ומב הבנייה.בעזרת אוויר דחוס, ייבשו בעדינות את החומר המודפס בתלת-ממד ובנו שלב להסרת אתנול שיורית ולאחר מכן הכנסו מחדש את שלב הבנייה למדפסת התלת-ממד. הסירו את המיכל ממדפסת התלת-ממד ושפכו את השרף בתפזורת הנותרת לתוך שפל ענבר, ואחסנו את הנתעב במקום קריר וחשוך. באמצעות 100% אתנול ללא דנטורציה מבקבוק כביסה, לשטוף בזהירות את המיכל כדי להסיר כל שאריות שרף בתפזורת.יבש את המיכל באמצעות זרם של אוויר דחוס כדי להסיר כל אתנול שיורית ולהכניס מחדש את המיכל למדפסת 3D. כדי לבצע פונקציונליזציה של פני השטח, יש לשפוך את שרף המשטח שהוכן בעבר לתוך מיכל המדפסת התלת-ממדית, כדי להבטיח שהפתרון יכסה לחלוטין את הסרט התחתון ללא בועות אוויר או אי-אורגניות אחרות, ולאחר מכן סגור את מארז המדפסת התלת-ממדית. לחדש את תוכנית ההדפסה בתלת-ממד על-ידי לחיצה על כפתור המשולש הפעל כדי לאפשר לתבנית פני השטח שנקבעה מראש להתרחש.לאחר השלמת תוכנית ההדפסה, הסר את שלב הבנייה מהמדפסת התלת-ממדית ושטוף במשך 10 שניות עם אתנול 100% לא מנוטרל באמצעות בקבוק כביסה להסרת שאריות שרף משטח מהחומר המודפס בתלת-ממד ושלב הבנייה. בעזרת אוויר דחוס, ייבשו בעדינות את החומר המודפס בתלת-ממד ובנו שלב להסרת שאריות אתנול. בעוד עדיין מחובר לשלב הבנייה, לאחר לרפא את החומר על ידי היפוך שלב הבנייה כולו והצבתו תחת אור 405 ננומטר במשך 15 דקות.הסר בעדינות את החומר המודפס בתלת-ממד בעל פונקציונליות פני השטח משלב הבנייה באמצעות לוח מתכת דק או מגרד צבע. כדי לבצע את ניתוח הפלואורסצנטיות, מקם את החומר בעל תפקוד פני השטח המודפס בתלת-ממד מתחת למנורת פריקה של גז אולטרה סגול של 312 ננומטר במקום חשוך, מה שמבטיח שהשכבה בעלת תפקוד פני השטח פונה כלפי מעלה. הפעל את המנורה כדי להקרין ברציפות את שכבת פני השטח באור 312 ננומטר ולהתבונן בתבנית הפלואורסצנטית.כדי לבצע את ניתוח תכונות המתיחה, מקם את הדגימות בצורת עצם הכלב בין האחיזות של מכונת בדיקה מתיחה, ומבטיח שהחומר המודפס בתלת-ממד ממוקם באופן שווה במרחק של 50.3 מילימטרים. הפעל את התוכנית כדי להשיג כוח לעומת נתוני נסיעות. לאחר הדפסה תלת-ממדית ותפקוד פני השטח, החומר נרפא לאחר הקרנה של 405 ננומטר.זה נצפתה כי החומרים פונקציונליים היו צהובים אבל שקוף מאוד עם צורות מוגדרות היטב. החומרים הפונקציונליים אינם מראים פלואורסצנטיות בחושך. עם זאת, עם הקרנה אולטרה סגולה, פלואורסצנטיות פני השטח נפתרה מרחבית נצפתה באזורים המוקרנים באור במהלך שלב פונקציונליזציה פני השטח, גלוי כמו דפוס יין-יאנג מוגבה מעט.תמונות פלואורסצנטיות הראו כי החלק התחתון של החומר לא הראה פלואורסצנטיות תחת הקרנת אור אולטרה סגולה. עם זאת, הצד העליון של החומר הראה פלואורסצנטיות חזקה בתבנית היין-יאנג. התכונות המכניות של הדגימות בצורת עצם כלב מודפסות בתלת-ממד נותחו והושגה עקומת מתח-מתח.החומר הראה עיוות אלסטי, מתן מתח תשואה של כ 25 מגה פסקל, ולאחר מכן עיוות פלסטיק לפני כישלון. ההארכה בהפסקה הייתה כ -12% בעוד הלחץ בהפסקה היה כ -22 מגה פסקל. המודולוס של יאנג חושב להיות כ 7 מגה פסקל, בעוד הקשיחות הייתה כ 115 מגה ג'אול למטר מעוקב.חשוב לוודא כי תושב פני השטח מכסה לחלוטין את סרט המע"מ והוא נקי מבועות אוויר או פגמים אחרים שעלולים להוביל לחריגות מתבנית פני השטח המיועדת.

3d-printing-situ-surface-modification-via-type-i-photoinitiated

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

הליך פילמור מושרה פלזמה מתואר לפילמור ביוזמת פני השטח על ממברנות פולימר. postmodification נוסף של הפולימר מורכב עם חומרי Photochromic מוצג בפרוטוקול של ביצוע מדידות חדירות של ממברנות אור מגיב.

הכנה של ממברנות אור תגובה על ידי הארכת משטח משולבת ותהליך Postmodification

למצעי תרבית תאים המתפקדים עם דפוסים בקנה מידה מיקרו של ליגנדים ביולוגיים יש תועלת עצומה בתחום הנדסת הרקמות. כאן, אנו מדגימים את הייצור הרב-תכליתי והאוטומטי של מצעי תרבית רקמות עם מברשות פולי (אתילן גליקול) מרובות ומיקרו-דפוסיות המציגות כימיה אורתוגונלית המאפשרת קיבוע מדויק מרחבית וספציפי לאתר של ליגנדים ביולוגיים.

בודה מצעים מורכבים תרבות באמצעות רובוטית microcontact הדפסה (R-μCP) והתמר נוקלאופילית סדרתית

המתודולוגיה רומן מוצגת לסנתז ואלסטומרים נוזליים-גבישים עיקרי שרשרת התכנית באמצעות מונומרים מתחילים זמינים מסחרי. מגוון רחב של נכסים טרמומכני היה מותאם על ידי התאמת כמות crosslinker, תוך ביצועי actuation היו תלויים בכמות של מאמץ ליישם במהלך תכנות.

סינתזה של אלסטומרים נוזליים-גבישים לתכנות ראשי-שרשרת באמצעות תגובת תיאול-acrylate שני שלבים

פרוטוקול מוצג לסינתזה והכנה של ננו-חלקיקים המורכבים מפולימרים אלקטרואקטיביים.

מאפייני electroactive פולימר החלקיקים מציגים photothermal

מאמר זה מתאר תהליך לייצור ננו-חלקיקים פולימריים בהרכבה עצמית באמצעות פילמור פיזור בתיווך אור נראה. שימוש באור נראה באנרגיה נמוכה לשליטה בפילמור מאפשר היווצרות ניתנת לשחזור של מיצלות דמויות תולעת בהרכבה עצמית בתכולת מוצקים גבוהה.

סינתזה קלילה של Micelles תולעת דמוית ידי גלוי אור מתווכת פילמור נפיצה שימוש Photoredox Catalyst

הפרוטוקול המוצג כאן מאפשר ייצור אוטומטי של מיקרופטרנים המתקננים את צורת התא כדי לחקור מבנים ציטוסקלטליים בתוך תאי יונקים. טכניקה ידידותית למשתמש זו ניתנת להגדרה עם מערכות הדמיה זמינות מסחרית ואינה דורשת ציוד מיוחד שאינו נגיש למעבדות סטנדרטיות לביולוגיה של התא.

שליטה בגיאומטריית התא באמצעות מיקרופטרנינג בסיוע לייזר אינפרא אדום

פרוטוקול זה מפרט את הסינתזה של ננו-קפסולות upconversion לשימוש עתידי בשרפים הניתנים לפוטופולימריזציה להדפסה תלת-ממדית נפחית בהקלה על היתוך משולש.

שלישיית פיוז'ן Upconversion ננו-קפסולה סינתזה

בטכניקה לא פולשנית ובזמן אמת, תנועת פולימר ננוסקופית בתוך חוט להט פולימרי מצולמת במהלך הדפסה תלת-ממדית. כוונון עדין של תנועה זו חיוני ליצירת מבנים בעלי ביצועים ומראה מיטביים. שיטה זו מגיעה לליבת היתוך שכבות הפלסטיק, ובכך מציעה תובנות לגבי תנאי הדפסה אופטימליים וקריטריונים לתכנון חומרים.

הדמיה בזמן אמת של הדבקה בשכבות המודפסות בתלת-ממד

הדפסה תלת ממדית בקנה מידה מיקרומטרי מאפשרת אב טיפוס מהיר של התקנים פולימריים עבור תרביות תאים עצביים. כהוכחה עקרונית, קשרים מבניים בין נוירונים הוגבלו על ידי יצירת מחסומים וערוצים המשפיעים על צמיחת נוירוטים, בעוד שההשלכות התפקודיות של מניפולציה כזו נצפו על ידי אלקטרופיזיולוגיה חוץ-תאית.

פילמור שני פוטונים הדפסה תלת-ממדית של התקני תרבית תאים עצביים בקנה מידה מיקרוני

מוצגת שיטה להטלת טופוגרפיה של פני השטח של חומרים פולימריים מרוכבים סופגי אור, במיוחד אלסטומרים מגנטואקטיביים (MAEs), באמצעות מיקרו-עיבוד לייזר. שיטה זו מאפשרת גמישות רבה בעיצובים טופוגרפיים ובניית אב טיפוס מהיר. מודגמת דוגמה לבניית משטחי MAE, אפיון ותגובתם לשדה המגנטי החיצוני.

מיקרו-עיבוד לייזר לעיצוב טופוגרפיה של פני שטח פולימרים

חקור שיטת הדפסה תלת-ממדית לכיוון עצמאי של תכונות חומרים ופני שטח באמצעות פילמור RAFT מופעל אור. טכניקה זו מפשטת ייצור מבנים מורכבים וניתנת לביצוע עם ציוד סטנדרטי.

הדפסה תלת-ממדית ושינוי פני השטח של סיטו באמצעות סוג I photoinitiated פילמור העברת שרשרת חיבור-פיצול הפיך

גלה סרטונים נוספים