La vaporizzazione di un processo Component sacrificale (Vasc) viene utilizzato per fabbricare strutture microvascolari. Questa procedura utilizza sacrificali poli (lattico) fibre di acido per formare microcanali cave con posizionamento geometrico 3D preciso fornito da piastre di guida microlavorati laser.
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Articolo metodologico
Processo di creazione di microstrutture tridimensionali mediante vaporizzazione di un componente sacrificale
In questo articolo
Sommario
Abstract
Strutture vascolari nei sistemi naturali sono in grado di fornire il trasporto ad alta massa attraverso le zone alte della superficie e della struttura ottimizzata. Poche tecniche di fabbricazione dei materiali sintetici sono in grado di imitare la complessità di queste strutture, mantenendo la scalabilità. La vaporizzazione di un processo componente sacrificale (Vasc) è in grado di farlo. Questo processo utilizza fibre sacrificali come modello per formare cavi, microcanali cilindrici incorporati all'interno di una matrice. Stagno (II) ossalato (snox) è incorporato all'interno di poli (lattico) acidi (PLA) fibre che facilita l'uso di questo processo. Il snox catalizza la depolimerizzazione delle fibre PLA a temperature inferiori. I monomeri di acido lattico sono gassosi a queste temperature e possono essere rimossi dalla matrice incorporato a temperature che non danneggiano la matrice. Qui vi mostriamo un metodo per allineare queste fibre che utilizzano piastre microlavorati e un dispositivo di tensionamento per creare modelli complessi di tridimensionalmente microcanali schierati.Il processo permette l'esplorazione di qualsiasi disposizione delle fibre di topologie e delle strutture.
Introduzione
I sistemi naturali utilizzano vaste reti vascolari per facilitare molte funzioni biologiche. Trasporto di massa può essere efficacemente conseguiti in tali sistemi ad elevata area superficiale di rapporti in volume e strutture di imballaggio ottimizzati. Mentre molte tecniche di fabbricazione sintetici possono produrre strutture microvascolari, nessuno può produrre microvasculature larga scala, mantenendo la complessità e la compatibilità con i metodi di produzione esistenti 1-5. Strutture come il polmone aviario forniscono una fonte di ispirazione. Come possiamo fabbricare strutture di questa complessità per migliorare il trasporto di massa?
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Protocollo
1. Catalizzando Fibre sacrificali
- Avvolgere la quantità desiderata di poli (lattico) fibre di acido intorno al basso ¾ del mandrino personalizzato. Ridurre le sovrapposizioni della fibra per fornire la massima esposizione di superficie.
- Mescolare deionizzata H 2 O con 40 ml di Disperbyk 130 in una bottiglia chiusa e agitare fino ad ottenere una soluzione omogenea. Quindi inserire un becher da 1000 ml in un bagno d'acqua a 37 ° C e versare trifluoroethanol nel becher. La quantità di H 2 O e TFE per utilizzare dipende dal diametro delle fibre PLA utilizzato.
Diametro fibra....
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Risultati
Questa procedura fornisce un metodo di fabbricazione di strutture microvascolari incorporati all'interno di una resina. Queste strutture possono conformarsi a una varietà di modelli (Figura 2). La struttura della rete microvascolare è limitata solo dalle strutture che si possono formare con le fibre sacrificali.
Usando una disposizione parallela dei canali microvascolari, trasporto del gas tra flussi fluidi è facilitata come i gas attraversano una membrana inter-canale p.......
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Discussione
L'introduzione del catalizzatore snox nelle fibre PLA permette alle fibre di depolimerizzano a una temperatura inferiore. Questo impedisce la degradazione della resina incorporamento, in questo caso PDMS. Un mandrino personalizzato è richiesto per miscelare correttamente la soluzione di trattamento (Figura 5A). Il mandrino è composta da sei aste di sostegno che circondano un nucleo centrale che si attacca ad un mixer digitale. Le fibre sono avvolte attorno alle aste di supporto in modo che l'are.......
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Dichiarazioni
Abbiamo depositato un brevetto provvisorio su questa tecnologia und US Patent Application provvisoria US Serial No. 61/590, 086.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato supportato dal AFOSR Young Investigator programma sotto FA9550-12-1-0352 e 3M non di ruolo Facoltà Award. Gli autori desiderano ringraziare Lalisa Stutts e Janine Tom utile per la discussione relativa a questo progetto. Gli autori ringraziano il Centro di Microscopia Calit2 e Laser Spectroscopy strumento presso l'Università della California, Irvine per consentire l'utilizzo delle sue strutture. Hodge Harland e l'UCI Physical Sciences Machine Shop sono riconosciuti per la fabbricazione di utensili. Poli (lattico) fibre di acido sono stati generosamente fornito da Teijin monofilamento.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Reagent | |||
| Ossalato di stagno (II) | Sigma-Aldrich | 402761 | |
| Disperbyk 130 | BYK Additives Instruments | ||
| Trifluoroetanolo | Alocarbon | ||
| Malachite Verde (grado tecnico) | Sigma-Aldrich | M6880 | |
| Idrossido di sodio (≥ 98%, pellet) | Sigma-Aldrich | S5881 | |
| Polidimetilsilossano (PDMS) | Dow Corning | 3097358-1004 | Distribuito da Ellsworth Adhesives |
| Fibre di acido poli(lattico) | Monofilamento | ||
| Material | |||
| RW 20 Mixer digitale | IKA | 3593001 | |
| Essiccatore Jar | Forno Sottovuoto Pyrex | ||
| Fisher Scientific | |||
| Terza Mano | Jameco Electronics | 26690 | Portapiastre |
| Pistola Colla | Stanley | GR20L | |
| Mandrino | Custom made | ||
| Tensioning Board | made | ||
Riferimenti
- Bellan, L. M., Singh, S. P., Henderson, P. W., Porri, T. J., Craighead, H. G., Spector, J. A. Fabrication of an artificial 3-dimensional vascular network using sacrificial sugar structures. Soft Matter. 5 (7), 1354(2009).
- Bellan, L. M., Strychalski, E. A., Craighead, H. G.
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Ristampe e permessi
