Name: Zuinige beeldvormingstechniek van capillaire stroom door driedimensionale polymere drukpoeders (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-10-04T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 1 s
Description: Leer een zuinige beeldvormingstechniek voor capillaire stroom door driedimensionale polymere drukpoeders. Deze niet-invasieve methode biedt hoge ruimtelijke en temporele resolutie voor microfluidica-onderzoek.

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

1. Voorbereiding van de microfluïdische stroomcel
OPMERKING: Voor dit protocol wordt een commerciële microfluïdische stroomcel gebruikt. Door een commercieel product te gebruiken dat is ontworpen voor lichtpenetratie van een optische microscoop, worden eventuele uitdagingen met betrekking tot brightfield-verlichting van de media geminimaliseerd.
<ol><li>Begin met het voorbereiden van de microfluïdische stroomcel door de uitlaat te bedekken met parafilm om het ene uiteinde van het kanaal af te dichten, zodat de lege stroomcel kan worden verpakt met polymeerpoeder. Voordat u met het experiment begint, moet u controleren of het microfluïdische kanaal schoon en droog is.<ol><li>Plak de metrische papierliniaal direct onder het stroomkanaal.</li>
		<li>Weeg de microfluïdische stroomcel met de parafilm en de liniaal bevestigd. De massa van de stroomcel is de onverpakte stroomcelmassa (mu).</li>
	</ol></li>
</ol>2. Het poeder in het kanaal verpakken
<ol><li>Gebruik bij het verpakken van het poeder een plastic pipet om het poeder over te brengen. Merk op dat deeltjes zich aan de buitenkant van de pipetpunt kunnen hechten, wat een gevolg is van tribocharging.<ol><li>Terwijl u het poeder in het kanaal brengt, tikt u minstens vijf keer op de stroomcel om het poeder te verdichten. Ga door met verpakken totdat het poeder het begin van de opening van het stroomkanaal bereikt. OPMERKING: Tikken verdicht het poeder in het kanaal met als doel een reproduceerbaar diagnostisch hulpmiddel te bieden. Voor bepaalde toepassingen kan deze inspanning een hoger, lager of gelijkwaardig niveau van poederverdichting zijn dan de verdichting die wordt waargenomen bij de toepassing van interesse. Als er problemen zijn met de reproduceerbaarheid van het tappen of met verpakkingspoeder in de toepassing, overweeg dan om ASTM D7481-1820 uit te voeren.</li>
		<li>Verwijder het poeder dat aanwezig is op het buitenoppervlak van de stroomcel met een doekje gedrenkt in alcohol. OPMERKING: Sommige soorten deeltjes kunnen hydrofoob zijn, dus water kan de deeltjes niet goed verwijderen.</li>
	</ol></li>
	<li>Zodra de poeders zijn verpakt, inspecteert u de flowcel visueel op los verpakt poeder. Als het poeder in de stroomcel los verpakt lijkt (figuur 1), tikt u nog vijf keer op de stroomcel. Als de poederverpakking consistent en compact lijkt, weeg dan de stroomcel om de massa van het polymere poeder te meten (mp- mu; zie vergelijking 1).<ol><li>Bereken de bulkverpakkingsdichtheid (ρ) met behulp van het verschil tussen de onverpakte (mu) en verpakte stroomcelmassa (mp) en deel deze door het volume van de stroomcel. Het volume van de stroomcel is dan bekend [lengte (l): 50 mm, breedte (b): 5 mm, kanaaldiepte (h): 0,8 mm]. <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/63494/63494eq01.jpg" style="margin: auto;">     Eq 1</li>
		<li>Controleer of de verpakkingsdichtheid in het typische bereik ligt van 0,45 g/ml tot 0,55 g/ml voor polymere poeders 2,3,4,21. Laat de stromingscellen in de zuurkast staan tot stap 3 en 4 zijn voltooid. LET OP: Deeltjes met een diameter van minder dan 10 μm kunnen in de longen doordringen en mogelijk in de bloedbaan terechtkomen, wat gezondheidsproblemen kan veroorzaken die verband houden met het pulmonale en cardiovasculaire systeem. De polymere poeders die in dit experiment werden gebruikt, hebben een deeltjesdiameter van ongeveer 50 μm. Daarom heeft inademing van de deeltjes minder potentieel om gezondheidsproblemen te veroorzaken, maar kleinere deeltjes zijn aanwezig, zelfs in smalle deeltjesgrootteverdelingen. Voor de veiligste omgeving moet de voorbereiding van de stromingscellen worden gedaan in een zuurkast.</li>
	</ol></li>
</ol>3. Bereiding van het oplosmiddel
<ol><li>Bereid een 75 wt% oplossing van ethanol in water. Merk op dat het oplosmiddel in de rest van dit manuscript de vloeistof wordt genoemd. LET OP: Zorg ervoor dat het bekerglas dat wordt gebruikt om de oplossing te bereiden vrij is van oppervlakteactieve stoffen, omdat oppervlakteactieve stoffen de resultaten zullen beïnvloeden.</li>
</ol>4. De witte lichttafel voorbereiden
<ol><li>Om te voorkomen dat de detector (camera) te veel licht krijgt, bedek de lichttafel met een ondoorzichtig materiaal, zoals een 3D-geprinte omslag in zwart polymelkzuur (PLA) filament (aanvullende figuur 1). Zorg ervoor dat het materiaal een opening heeft ter grootte van het microkanaal (5 mm x 55 mm) om licht het poeder te laten verlichten. OPMERKING: Te veel licht betekent dat het scherm of de monitor van de camera wit lijkt en dat het microkanaal niet zichtbaar is. Daarom kan de detector de lens niet op het microkanaal richten.</li>
	<li>Om ervoor te zorgen dat de camera op het mobiele apparaat het contrast tussen het natte en droge poeder kan vastleggen, gebruikt u de lichttafel met een lage tot gemiddelde lichtintensiteit. OPMERKING: Hoge lichtintensiteit is 100%. De andere twee instellingen zijn relatief ten opzichte van de hoge lichtintensiteit; de instelling voor lage lichtintensiteit is ~ 30% en de gemiddelde lichtintensiteit is ~ 65%.</li>
	<li>Lijn de camera uit op het mobiele apparaat direct boven de lichttafel. Controleer of de camera loodrecht op de bovenkant van de lichttafel staat (figuur 2).</li>
	<li>Richt de camera op het mobiele apparaat zodat de lange as van het mobiele apparaat wordt uitgelijnd met de langste as van de stroomcel.</li>
</ol>5. Het experiment starten
<ol><li>Plaats de flowcel op de lichttafel en richt de camera op het mobiele apparaat op het stroomkanaal. OPMERKING: Voor optimale resultaten biedt een donkere (verminderde overheadverlichting) opnameruimte doorgaans een betere beeldresolutie. Als er geen donkere ruimte beschikbaar is, moet het minimaliseren van veranderingen in de bovenlichtverlichting (lampen die worden in- of uitgeschakeld of gedimd) tijdens de opname de grafische signalen verbeteren en ongewenste ruis in het experiment minimaliseren.</li>
	<li>Nadat u de camera op het mobiele apparaat hebt scherpgesteld, selecteert u de opnameknop. Voeg 125 μL vloeistof toe aan de open inlaat van het microkanaal met behulp van een pipet.</li>
	<li>Noteer de stroom gedurende 2 minuten of totdat al het poeder zichtbaar is bevochtigd.</li>
</ol>6. Analyseren van de gegevens
<ol><li>Breng het videobestand over van het mobiele apparaat naar de computer voor eenvoudige toegang. Houd er rekening mee dat video's van meer dan 2 minuten op dit moment mogelijk niet in de software worden geladen, omdat de bestandsgrootte te groot kan zijn.</li>
	<li>Download Tracker, een gratis software van de Physlets website22. Deze software kan positie, snelheid en versnelling volgen in de volgende videobestanden: .mov, .avi, .mp4, .flv, .wmv, enz. Raadpleeg aanvullend bestand voor de volgende stappen. OPMERKING: Voor Mac-gebruikers, installeer de nieuwste versie van de software om de software goed te laten functioneren. Daarnaast kunnen Mac-gebruikers een video-engine (Xuggle), geanimeerde GIF-bestanden (.gif) of afbeeldingsreeksen nodig hebben die bestaan uit een of meer digitale afbeeldingen (.jpg, .png of geplakt vanaf het klembord).</li>
	<li>Zodra de software is geïnstalleerd, opent u de Tracker-software. Selecteer in het menu Bestand de optie Bestand openen om het overgedragen videobestand uit stap 6.1 op het bureaublad van de computer te laden.</li>
	<li>Klik op het pictogram Clipinstellingen , dat eruitziet als de filmstrook, om het startframe en de stapgrootte te definiëren. OPMERKING: Als u de muis op een pictogram plaatst, wordt het pictogram geïdentificeerd.<ol><li>Definieer het beginframe. Het beginframe wordt gedefinieerd als het frame waarin het eerste contrast (het contrast tussen het natte en droge poeder) wordt waargenomen.</li>
		<li>Stel de stapgrootte in. Stapgrootte verwijst naar de framestapgrootte, die de software zou analyseren. Uit eerdere experimenten is de optimale stapgrootte 10.</li>
	</ol></li>
	<li>Klik op de Kalibratietool, het pictogram met de blauwe liniaal, rechts van de knop Clipinstellingen . Selecteer in Nieuw de optie Kalibratiestick.</li>
	<li>Als u wilt inzoomen op de liniaal in de video, klikt u met de rechtermuisknop op het gebied om te vergroten en selecteert u Inzoomen in de lijst. Eenmaal op de juiste manier vergroot, definieert u het begin en einde van 1 mm op de liniaal die op het microkanaal is geplakt en typt u 1 mm om de afstand te definiëren.</li>
	<li>Klik op de Coordinate Axis Tool, het paarse pictogram, rechts van de Kalibratietool. Stel de Origin in voor de x- en y-as, waarbij u het beginframe gebruikt terwijl u deze stap uitvoert.</li>
	<li>Als u het eerste analysepunt wilt definiëren, maakt u een puntmassa. Klik op Maken en selecteer vervolgens Point Mass. Gebruik Shift + Control om de grootte van de rechthoek te wijzigen. Het beginpunt is waar de inlaat en het kanaal verbinding maken. OPMERKING: De rechthoek geeft het domein aan, gedefinieerd door de gebruiker, dat de software zal scannen om het contrasterende natte en droge poeder te vinden. Met de grens kan de gebruiker het gebied definiëren waar het beginpunt wordt waargenomen.<ol><li>Klik een paar keer op Volgende zoeken om te controleren of de software het juiste gebied analyseert. Als de software goed functioneert, klikt u op Zoeken en wacht u tot de software klaar is met het analyseren van de video. Als de software niet automatisch een overeenkomende beeldintensiteit van het vorige frame naar het huidige frame kan vinden, stopt de software en wacht de gebruiker totdat hij het zoekgebied opnieuw definieert. OPMERKING: Voor reproduceerbaarheid en de mogelijkheid om verschillende experimentele resultaten te vergelijken, kiest u voor elk monster het snelste of het langzaamste punt van het fluidic flow front (contrastgebied tussen het bevochtigde en droge poeder).</li>
		<li>Als een analysefout wordt waargenomen op de live uitgezette gegevens aan de rechterkant van het trackerscherm, klikt u eenmaal op het gegevenspunt in de stap voorafgaand aan het foutieve gegevenspunt. Wijzig op het hoofdscherm de rode rechthoekige zoekgebiedlocatie om de interesseregio te doorzoeken en herhaal stap 6.8.1. OPMERKING: Als er een fout optreedt, klikt u met de rechtermuisknop op het onnauwkeurige gegevenspunt en schakelt u het punt uit voor verdere analyse.</li>
	</ol></li>
	<li>Zodra de analyse is voltooid, kopieert en plakt u de resultaten in een spreadsheet. De resultaten die in de spreadsheet worden opgeslagen, omvatten de afstands- en tijdgegevens.</li>
	<li>Plot de gekopieerde gegevens in de spreadsheet als de afstand van vloeistoftransport door het poederbed als functie van de tijd.</li>
</ol>

<ol><li>Redwood, B., Schoffer, F., Garret, B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRedwood%2C+B+%22The+3D+Printing+Handbook%22">The 3D Printing Handbook</a>. , 3D HUBS. Amsterdam, NL. (2018).</li>
<li>Chaffins, S., Holden, A., Donovan, K. J., Hinch, G. Three dimensional printing, Patent ID: 20210087418. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://uspto.report/patent/app/20210087418">https://uspto.report/patent/app/20210087418</a> (2021).</li>
<li>Emamjomeh, A., et al. Three dimensional printing, Patent ID: 20210095152. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://uspto.report/patent/app/2021009515.2">https://uspto.report/patent/app/2021009515.2</a> (2021).</li>
<li>Chaffins, S., Holden, A., Donovan, K. J., Midrez, N., Hinch, G. Three dimensional printing, Patent ID: 20210107216. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://uspto.report/patent/app/20210107216#C00011">https://uspto.report/patent/app/20210107216#C00011</a> (2021).</li>
<li>Petosa, A. R., Brennan, S. J., Rajput, F., Tufenkji, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transport+of+two+metal+oxide+nanoparticles+in+saturated+granular+porous+media%3A+Role+of+water+chemistry+and+particle+coating%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Research%22%5BJournal%5D)">Transport of two metal oxide nanoparticles in saturated granular porous media: Role of water chemistry and particle coating.</a> Water Research. 46 (4), 1273-1285 (2012).</li>
<li>Giordano, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effective+medium+theory+for+dispersions+of+dielectric+ellipsoids%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Electrostatics%22%5BJournal%5D)">Effective medium theory for dispersions of dielectric ellipsoids.</a> Journal of Electrostatics. 58 (1-2), 59-76 (2003).</li>
<li>Toloni, I., Lehmann, F., Ackerer, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+the+effects+of+water+velocity+on+TiO2+nanoparticles+transport+in+saturated+porous+media%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Contaminant+Hydrology%22%5BJournal%5D)">Modeling the effects of water velocity on TiO2 nanoparticles transport in saturated porous media.</a> Journal of Contaminant Hydrology. 171, 42-48 (2014).</li>
<li>Dang-Vu, T., Hupka, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+porous+materials+by+capillary+rise+method%5BTitle%5D)+AND+%22Physicochemical+Problems+of+Mineral+Processing%22%5BJournal%5D)">Characterization of porous materials by capillary rise method.</a> Physicochemical Problems of Mineral Processing. 39, 47-65 (2005).</li>
<li>Huang, W. E., Smith, C. C., Lerner, D. N., Thornton, S. F., Oram, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physical+modelling+of+solute+transport+in+porous+media%3A+evaluation+of+an+imaging+technique+using+UV+excited+fluorescent+dye%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Research%22%5BJournal%5D)">Physical modelling of solute transport in porous media: evaluation of an imaging technique using UV excited fluorescent dye.</a> Water Research. 36 (7), 1843-1853 (2002).</li>
<li>Zhao, J., Li, H., Cheng, G., Cai, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+predicting+the+effective+elastic+properties+of+polymer+nanocomposites+by+novel+numerical+implementation+of+asymptotic+homogenization+method%5BTitle%5D)+AND+%22Composite+Structures%22%5BJournal%5D)">On predicting the effective elastic properties of polymer nanocomposites by novel numerical implementation of asymptotic homogenization method.</a> Composite Structures. 135, 297-305 (2016).</li>
<li>Seymour, M. B., Chen, G., Su, C., Li, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transport+and+retention+of+colloids+in+porous+media%3A+Does+shape+really+matter%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Transport and retention of colloids in porous media: Does shape really matter.</a> Environmental Science and Technology. 47 (15), 8391-8398 (2013).</li>
<li>Ochiai, N., Kraft, E. L., Selker, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methods+for+colloid+transport+visualization+in+pore+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Resources+Research%22%5BJournal%5D)">Methods for colloid transport visualization in pore networks.</a> Water Resources Research. 42 (12), (2006).</li>
<li>Rottman, J., Sierra-Alvarez, R., Shadman, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+monitoring+of+nanoparticle+retention+in+porous+media%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Chemistry+Letters%22%5BJournal%5D)">Real-time monitoring of nanoparticle retention in porous media.</a> Environmental Chemistry Letters. 11 (1), 71-76 (2013).</li>
<li>Xing, Y., Chen, X., Chen, X., Zhuang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Colloid-mediated+transport+of+pharmaceutical+and+personal+care+products+through+porous+media%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Colloid-mediated transport of pharmaceutical and personal care products through porous media.</a> Scientific Reports. 6 (1), 1-10 (2016).</li>
<li>Dathe, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+models+for+colloid+retention+in+porous+media+at+the+triple+line%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+and+Pollution+Research%22%5BJournal%5D)">Functional models for colloid retention in porous media at the triple line.</a> Environmental Science and Pollution Research. 21 (15), 9067-9080 (2014).</li>
<li>Zhang, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+of+nanoparticle+adsorption+during+transport+in+porous+media%5BTitle%5D)+AND+%22SPE+Journal%22%5BJournal%5D)">Investigation of nanoparticle adsorption during transport in porous media.</a> SPE Journal. 20 (4), 667-677 (2015).</li>
<li>Zhang, Q., Karadimitriou, N. K., Hassanizadeh, S. M., Kleingeld, P. J., Imhof, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+of+colloids+transport+during+two-phase+flow+using+a+novel+polydimethylsiloxane+micro-model%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Colloid+and+Interface+Science%22%5BJournal%5D)">Study of colloids transport during two-phase flow using a novel polydimethylsiloxane micro-model.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 401, 141-147 (2013).</li>
<li>Environmental Protection Agency. Health and environmental effects of particulate matter (PM). EPA. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.epa.gov/pm-pollution/health-and-environmental-effects-particulate-matter-pm">https://www.epa.gov/pm-pollution/health-and-environmental-effects-particulate-matter-pm</a> (2021).</li>
<li>Bridge, J. W., Banwart, S. A., Heathwaite, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+quantitative+measurement+of+colloid+transport+in+mesoscale+porous+media+using+time+lapse+fluorescence+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Noninvasive quantitative measurement of colloid transport in mesoscale porous media using time lapse fluorescence imaging.</a> Environmental Science & Technology. 40 (19), 5930-5936 (2006).</li>
<li>ASTMInternational. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Standard+test+methods+for+determining+loose+and+tapped+bulk+densities+of+powders+using+a+graduated+cylinder%5BTitle%5D)+AND+%22ASTMInternational%22%5BJournal%5D)">Standard test methods for determining loose and tapped bulk densities of powders using a graduated cylinder.</a> ASTMInternational. , (2018).</li>
<li>Donovan, K. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDonovan%2C+KJ+%22Microfluidic+investigations+of+capillary+flow+and+surface+phenomena+in+porous+polymeric+media+for+3D+printing%22">Microfluidic investigations of capillary flow and surface phenomena in porous polymeric media for 3D printing</a>. , Oregon State University. (2019).</li>
<li>Brown, D., et al. 34;Try Tracker Online.&#34; Tracker Video Analysis and Modeling Tool for Physics Education. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://physlets.org/tracker/">https://physlets.org/tracker/</a> (2022).</li>
<li>Janssen, P. H. M., Depaifve, S., Neveu, A., Francqui, F., Dickhoff, B. H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+powder+properties+on+the+rheological+behavior+of+excipients%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmaceutics%22%5BJournal%5D)">Impact of powder properties on the rheological behavior of excipients.</a> Pharmaceutics. 13 (8), 1198(2021).</li>
<li>Boschini, F., Delaval, V., Traina, K., Vandewalle, N., Lumay, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Linking+flowability+and+granulometry+of+lactose+powders%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Pharmaceutics%22%5BJournal%5D)">Linking flowability and granulometry of lactose powders.</a> International Journal of Pharmaceutics. 494 (1), 312-320 (2015).</li>
<li>Yablokova, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rheological+behavior+of+%CE%B2-Ti+and+NiTi+powders+produced+by+atomization+for+SLM+production+of+open+porous+orthopedic+implants%5BTitle%5D)+AND+%22Powder+Technology%22%5BJournal%5D)">Rheological behavior of β-Ti and NiTi powders produced by atomization for SLM production of open porous orthopedic implants.</a> Powder Technology. 283, 199-209 (2015).</li>
<li>Lumay, G., Fiscina, J., Ludewig, F., Vandewalle, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+cohesive+forces+on+the+macroscopic+properties+of+granular+assemblies%5BTitle%5D)+AND+%22AIP+Conference+Proceedings%22%5BJournal%5D)">Influence of cohesive forces on the macroscopic properties of granular assemblies.</a> AIP Conference Proceedings. 1542, 995(2013).</li>
<li>Lumay, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+relative+air+humidity+on+the+flowability+of+lactose+powders%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Drug+Delivery+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Effect of relative air humidity on the flowability of lactose powders.</a> Journal of Drug Delivery Science and Technology. 35, 207-212 (2016).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Het protocol dat wordt verstrekt is sterk afhankelijk van de materiaaleigenschappen van de deeltjes die worden gekozen. Materiaaleigenschappen die van invloed zijn op de stroom omvatten deeltjesgrootteverdeling 2,3,4,5,11,21, deeltjesoppervlakruwheid11, chemische eigenschappen aan het deeltjesoppervla...

Inkjet-gebaseerde bindmiddel spuiten in poeder media vertegenwoordigt een belangrijke technologie in additive manufacturing (3D-printen). Het bindmiddelstraalproces begint met de afzetting van functionele vloeistoffen in poedermedia met behulp van een scannend inkjetdrukproces. In het bijzonder vertaalt een inkjetprintkop over het poederoppervlak, waarbij het vloeibare bindmiddel op een poederoppervlak wordt afgezet en daardoor laag voor laag een vast onderdeel wordtgevormd 1. Inkjet-gebaseerde bindmiddel jetting technologieën omvatten over het algemeen zand, metaalpoeders en polymere poeders. Om de ruimte van de materialen in bindmiddeljetting uit te breiden, is echter een fundamentele benadering vereist voor het onderzoeken van vloeistof-poeder- en poeder-poederinteracties, tribologie, poederverpakkingsdichtheid en deeltjesaggregatie. Specifiek voor vloeistof-poederinteracties bestaat er een kritieke behoefte aan de mogelijkheid om vloeistofstroom door poederbedden in realtime in beeld te brengen. Dit belooft een krachtig hulpmiddel te zijn voor onderzoekers om op te nemen als een karakteriseringstechniek en mogelijk als een screeningsmethode voor verschillende combinaties van vloeistoffen en poeders 2,3,4, evenals complexere systemen, zoals betonnen 3D-printsystemen die deeltjesbedmethoden gebruiken.
De ontwikkeling van nieuwe beeldvormingstechnieken van moleculair en colloïdaal transport, waaronder nanodeeltjes, is een actief onderzoeksgebied in microfluïdische en milliffluïdische studies. Het onderzoeken van intermoleculaire interacties door middel van beeldvormingstechnieken kan een uitdaging zijn, omdat er weinig werk is gedaan om dit soort interacties te onderzoeken onder de omstandigheden van onverzadigde en onstabiele vloeistofstroom. Veel van de studies die in de literatuur worden gerapporteerd, hebben zich gericht op een verzadigd, voorbevochtigd, poreus medium, zoals glaskraal 5,6,7,8,9,10,11,12 en bodems 13,14,15,16,17,18 . Deze techniek biedt een niet-invasieve benadering, wat resulteert in een hoge temporele en ruimtelijke resolutievan 2,3,4,19. Bovendien biedt de ontwikkelde techniek een nieuwe methode voor het karakteriseren en kwantificeren van deeltjestransport op nanoschaal en micronschaal in een verscheidenheid aan poreuze media, met de nadruk op polymere poeders.
De voorgestelde techniek maakt gebruik van een mobiel apparaat om onverzadigd, onstabiel vloeibaar transport door poreuze polymere media met deeltjesafmetingen vast te leggen die representatief zijn voor de poeders die worden gebruikt in 3D-printsystemen die gebruikmaken van fluidic powder-bed fusion-technologieën. Deze techniek is voordelig omdat de stroomcellen kosteneffectief, herbruikbaar, klein en gemakkelijk te hanteren zijn, wat de dominante aspecten van zuinige wetenschap illustreert. De mogelijkheid om deze eenvoudige experimenten in een veldstudie te implementeren is heel eenvoudig, waardoor de complicaties, kosten en tijd die nodig zijn bij optische microscopie worden geëlimineerd. Gezien het gemak van het maken van de installatie, de toegang tot snelle resultaten en het minimale aantal monstervereisten, is deze techniek een optimaal platform voor diagnostische screening.

<table><tbody><tr><td>&micro;-Slide I Luer</td><td>ibidi</td><td>80191</td><td>Microfluidic flow cell</td></tr><tr><td>Beaker</td><td>Southern Labware</td><td>BG1000-800</td><td>Glassware</td></tr><tr><td>CALIBRE 301-58 LT Natural Polycarbonate Resin</td><td>TRINSEO LLC</td><td>CALIBRETM 301-58 LT</td><td>Natural polycarbonate resin</td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Sigma Aldrich</td><td>1.00983</td><td>Solvent</td></tr><tr><td>Fume Hood</td><td>Kewaunee</td><td>Supreme Air LV Fume Hoods</td><td>Used with 92 FPM at 18" opening</td></tr><tr><td>iPhone 7 plus</td><td>Apple</td><td></td><td>Camera</td></tr><tr><td>Opaque 3D printed material</td><td></td><td></td><td>The CAD drawing is provided in the supplemental file</td></tr><tr><td>ORGASOL&nbsp; 2002 ES 6 NAT 3</td><td>ARKEMA</td><td>A12135</td><td>Polyamide powder</td></tr><tr><td>Pipet</td><td>VWR</td><td>10754-268</td><td>Disposable Transfer Pipet</td></tr><tr><td>Pipette</td><td>Globe Scientific Inc.</td><td>3301-200</td><td>Pipette that can hold 125 &micro;L of fluid</td></tr><tr><td>Polystyrene</td><td>Advanced Laser Materials, LLC.</td><td>PS200</td><td>Polystyrene for sintering</td></tr><tr><td>Tracker</td><td></td><td></td><td>Video analysis and modeling tool</td></tr><tr><td>VariQuest 100 White Light Model 3-3700</td><td>FOTODYNE</td><td>&nbsp;3-3700</td><td>White light</td></tr><tr><td>Water</td><td></td><td></td><td>Distilled water</td></tr></tbody></table>

zuinige beeldvormingstechniek van capillaire stroom door driedimensionale polymere drukpoeders

Frugal Imaging Technique of Capillary Flow Through Three-Dimensional Polymeric Printing Powders

De ontwikkeling van nieuwe beeldvormingstechnieken van moleculair en colloïdaal transport, waaronder nanodeeltjes, is een gebied van actief onderzoek in microfluïdische en millifluidische studies. Met de komst van driedimensionaal (3D) printen is er een nieuw domein van materialen ontstaan, waardoor de vraag naar nieuwe polymeren is toegenomen. Met name polymere poeders, met gemiddelde deeltjesgroottes in de orde van een micron, ervaren een groeiende interesse van academische en industriële gemeenschappen. Het beheersen van de kwaliteit van materiaal op de mesoscopische tot microscopische lengteschalen creëert mogelijkheden om innovatieve materialen te ontwikkelen, zoals gradiëntmaterialen. Onlangs is de behoefte aan polymere poeders van micronformaat gegroeid, omdat er duidelijke toepassingen voor het materiaal ontstaan. Driedimensionaal printen biedt een proces met hoge doorvoer met een directe link naar nieuwe toepassingen, waardoor onderzoek naar de fysisch-chemische en transportinteracties op mesoschaal wordt gestimuleerd. Het protocol dat in dit artikel wordt besproken, biedt een niet-invasieve techniek om vloeistofstroom in verpakte poederbedden in beeld te brengen, met een hoge temporele en ruimtelijke resolutie terwijl gebruik wordt gemaakt van mobiele technologie die direct beschikbaar is vanaf mobiele apparaten, zoals smartphones. Door gebruik te maken van een gemeenschappelijk mobiel apparaat, worden de beeldvormingskosten die normaal gesproken zouden worden geassocieerd met een optische microscoop geëlimineerd, wat resulteert in een zuinig-wetenschappelijke benadering. Het voorgestelde protocol heeft met succes een verscheidenheid aan combinaties van vloeistoffen en poeders gekarakteriseerd, waardoor een diagnostisch platform is ontstaan voor het snel in beeld brengen en identificeren van een optimale combinatie van vloeistof en poeder.

In het gedeelte over het analyseren van gegevens illustreren de gegevens voor de time-lapsed afbeeldingen in figuur 3 de 75 wt% ethanoloplossing die het polycarbonaat (PC) poeder infiltreert. Fluoresceïne werd toegevoegd aan de oplossing om de beeldkwaliteit voor deze publicatie te verbeteren. In de time-lapse-afbeeldingen begint het time-resolved-proces wanneer de vloeistof aan de inlaat wordt toegevoegd. Tijd, t, begint zodra de vloeistof het kanaal begint binnen te dringen. De re...

De voorgestelde techniek zal een nieuwe, efficiënte, zuinige en niet-invasieve benadering bieden voor het in beeld brengen van de vloeistofstroom door een verpakt poederbed, wat een hoge ruimtelijke en temporele resolutie oplevert.

Zuinige beeldvormingstechniek van capillaire stroom door driedimensionale polymere drukpoeders

The development of novel imaging techniques of molecular and colloidal transport, including nanoparticles, is an area of active investigation in ...

De voorgestelde techniek is een nieuwe, efficiënte, zuinige en niet-invasieve benadering van het in beeld brengen van vloeiende stroom door een verpakt poederbed met een hoge ruimtelijke en temporele resolutie. Deze techniek is voordelig omdat de stroomcellen kosteneffectief, herbruikbaar, klein en gemakkelijk te hanteren zijn, wat het dominante aspect van zuinige wetenschap illustreert. Het tikken op de poeders en het bevestigen van poederverdichting is de sleutel tot het produceren van een reproduceerbaar diagnostisch hulpmiddel.Om te beginnen met het voorbereiden van de microfluïdische stroomcel door de uitlaat te bedekken met perafoam om het ene uiteinde van het kanaal af te dichten, zodat de lege stroomcel kan worden verpakt met polymeerpoeder. Plak de metrische papierliniaal direct onder het stroomkanaal. Zwaai met de microfluïdische stroomcel met de perafoam en de liniaal bevestigd.De massa van de stroomcel is de uitgepakte stroomcelmassa. Gebruik een plastic pipet om het poeder over te brengen. Terwijl u het poeder in het kanaal brengt, tikt u minstens vijf keer op de stroomcel om het poeder te verdichten.Ga door met verpakken totdat het poeder het begin van de opening van het stroomkanaal bereikt. Verwijder het poeder dat aanwezig is op het buitenoppervlak van de stroomcel met een doekje gedrenkt in alcohol. Zodra de poeders zijn verpakt, inspecteert u de flowcel visueel op los verpakt poeder.Als het poeder in de stroomcel losjes verpakt lijkt, tikt u nog vijf keer op de stroomcel. Als de poederverpakking consistent en compact lijkt, weeg dan de stroomcel om de massa van het polymere poeder te meten. Om te voorkomen dat de cameradetector te veel licht overspoelt, bedekt u de lichttafel met een ondoorzichtig materiaal zoals een 3D-geprinte hoes in een zwart polymelkzuurfilament.Zorg ervoor dat het materiaal een opening heeft ter grootte van het microkanaal om licht het poeder te laten verlichten. Om ervoor te zorgen dat de camera op het mobiele apparaat het contrast tussen het natte en droge poeder kan vastleggen, gebruikt u de lichttafel met een lage tot gemiddelde lichtintensiteit. Lijn de camera uit op het mobiele apparaat direct boven de lichttafel.Controleer of de camera loodrecht op de bovenkant van de lichttafel staat. Nadat u de camera op het mobiele apparaat hebt scherpgesteld, selecteert u de opnameknop. Voeg 125 microliter vloeistof toe aan de open inlaat van het microkanaal met behulp van een pipet.Noteer de stroom gedurende twee minuten of totdat al het poeder zichtbaar is bevochtigd. Breng het videobestand over van het mobiele apparaat naar de computer voor eenvoudige toegang. Zodra de software is geïnstalleerd, opent u de tracker-software.Selecteer in het bestandsmenu het bestand openen om het overgedragen videobestand op het bureaublad van de computer te laden. Als u het beginframe en de stapgrootte wilt definiëren, klikt u op het pictogram met clipinstellingen. Klik vervolgens op de kalibratietool gevolgd door een nieuwe en selecteer de kalibratiestick.Om in te zoomen op de liniaal in de video, klikt u met de rechtermuisknop op het gebied om te vergroten en inzoomen te selecteren in de lijst. Eenmaal op de juiste manier vergroot, definieert u het begin en einde van een millimeter op de liniaal die op het microkanaal is geplakt en typt u 1 mm om de afstand te definiëren. Klik op de tool voor coördinaattoegang.Stel de oorsprong voor de x- en y-as in met behulp van het beginframe terwijl u de stap uitvoert. Om een aanwijsmassa te maken, klikt u op maken. Selecteer vervolgens de muisaanwijzer.Gebruik shift plus control om de grootte van de rechthoek te wijzigen. Het beginpunt is waar de inlaat en het kanaal verbinding maken. Klik een paar keer op zoeken om te controleren of de software het juiste gebied analyseert.Als de software goed functioneert, klikt u op zoeken en wacht u tot de software klaar is met het analyseren van de video. De open rode cirkels op het plot vertegenwoordigen de exacte tijd en afstand van de verzamelde informatie. In het interval van één tot twee seconden is de afstand die de vloeistof aflegt verdubbeld.Tijdens het interval van twee tot vijf seconden verdubbelde ook de afstand die de vloeistof heeft afgelegd. Van vijf tot 10 seconden beweegt de vloeistof nog steeds snel. Na 15 seconden vertraagt de stroomsnelheid echter tot een snelheid van ongeveer twee millimeter per vijf seconden.Het belangrijkste om te onthouden bij het bijwonen van deze procedure is om uw poeders te verdichten. De procedure kan worden uitgevoerd voor keramische en metaalpoeders en heeft een hoog potentieel voor geologische veldstudies om de stroom in verpakkingspatroonsystemen te volgen. Deze techniek maakte de weg vrij voor onderzoekers om chemisch gemodificeerde oppervlakken te verkennen, evenals vloeistoffen geladen met nanodeeltjes om deeltjesaanhechting te observeren.

frugal-imaging-technique-capillary-flow-through-three-dimensional

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Planar en drie-dimensionale printen van geleidende metallic inkten wordt beschreven. Onze aanpak biedt nieuwe mogelijkheden voor het vervaardigen van gedrukte elektronische, opto-elektronische en biomedische apparaten in ongewone lay-outs op de microschaal.

Vlakke en Three-Dimensional Printing van geleidende inkten

Een bioprinter werd gebruikt om gevormde hydrogelen gebaseerd op een offer mal maken. De poloxamer mal werd opgevuld met een tweede hydrogel en vervolgens geëlueerd, waardoor holtes die gevuld waren met een derde hydrogel. Deze methode maakt gebruik van snelle elutie en goede bedrukbaarheid van poloxameer om complexe architecturen uit biopolymeren genereren.

Afdrukken warmteresponsieve Reverse Mallen voor de schepping van Patterned Hydrogelen Twee-component voor 3D Cell Culture

Deze 3D microfluïdische printtechnologie drukt arrays van cellen op ondergedompelde oppervlakken af.  We beschrijven hoe arrays van cellen microfluïdisch in 3D-stroomcellen op ondergedompelde oppervlakken worden afgeleverd.  Door op ondergedompelde oppervlakken te printen, werden celmicroarrays geproduceerd die geneesmiddelscreening en cytotoxiciteitsbeoordeling mogelijk maken op een veelvoud van gebieden.

De Ondergedoken afdrukken van cellen op een gemodificeerde oppervlak met behulp van een continue stroom Microspotter

Driedimensionale (3D) microstructured samengestelde liggers zijn gefabriceerd door middel van de gerichte en lokale infiltratie van nanocomposieten in 3D poreuze microfluïdische netwerken. De flexibiliteit van deze produktiemethode maakt het gebruik van verschillende thermohardende materialen en vulstof teneinde verschillende functionele 3D versterkte nanocomposiet macroscopische producten te verbeteren.

Productie van drie-dimensionaal Microgestructureerde Nanocomposieten door Microfluidic Infiltratie

Een Cartesische bioprinter werd ontworpen en gemaakt om multi-materiaal depositie in nauwkeurige, reproduceerbare geometrieën mogelijk te maken, terwijl ook controle van omgevingsfactoren wordt toegestaan. Met behulp van de driedimensionale bioprinter kunnen complexe en levensvatbare constructies worden afgedrukt en gemakkelijk worden gereproduceerd.

Levensvatbaarheid van Bioprinted Cellular constructen met behulp van een drie Dispenser cartesiaanse Printer

Ontwerp en fabricage van een driedimensionaal (3-D) gedrukt microfluïdische kruisstroom filtratiesysteem wordt aangetoond. Het systeem wordt gebruikt om de prestaties te testen en observeren vervuiling van ultrafiltratie en nanofiltratie (dunne film composite) membranen.

Driedimensionaal Printed microfluïdische Cross-flow-systeem voor Ultrafiltratie / nanofiltratiemembraan Performance Testing

Hier presenteren we een protocol voor de bouw van een druk-gecontroleerde spuitpomp om in microfluidic toepassingen worden gebruikt. Deze spuitpomp is gemaakt van een additief vervaardigde lichaam, off-the-shelf hardware en open-source elektronica. Het resulterende systeem is goedkoop, eenvoudig om te bouwen, en levert goed gereguleerde vloeistofstromen zodat snelle microfluidic onderzoek.

Drie-dimensionale afdrukken van thermoplastische materialen maken geautomatiseerd injectiespuit pompen met controle van de Feedback voor Microfluidic toepassingen

Spin coating, polyjet Printing, en gesmolten afzetting Modeling zijn geïntegreerd om gelaagde heterogene Phantoms te produceren die structurele en functionele eigenschappen van biologisch weefsel simuleren.

Multimodale 3D-printen van Phantoms om biologisch weefsel te simuleren

Met een niet-invasieve en real-time techniek wordt nanoscopische polymeerbeweging in een polymeerfilament in beeld gebracht tijdens 3D-printen. Het finetunen van deze beweging is cruciaal voor het produceren van constructies met optimale prestaties en uiterlijk. Deze methode bereikt de kern van kunststoflaagfusie en biedt zo inzicht in optimale printomstandigheden en materiaalontwerpcriteria.

Real-time beeldvorming van verlijming in 3D-geprinte lagen

3D-printen op micrometerschaal maakt snelle prototyping mogelijk van polymere apparaten voor neuronale celculturen. Als proof-of-principle werden structurele verbindingen tussen neuronen beperkt door barrières en kanalen te creëren die de uitgroei van neurieten beïnvloedden, terwijl de functionele gevolgen van dergelijke manipulatie werden waargenomen door extracellulaire elektrofysiologie.

Twee-foton polymerisatie 3D-printen van neuronale celkweekapparaten op microschaal

We presenteren een protocol voor high-throughput productie van vasculaire kanalen met flexibele afmetingen en gewenste patronen op een standaard plaat met zes putjes met behulp van 3D-bioprinttechnologie, ook wel vessels-on-a-plate (VOP) genoemd. Dit platform heeft het potentieel om de ontwikkeling van therapieën voor de aandoeningen die verband houden met gecompromitteerd endotheel te bevorderen.

High-throughput bioprinting-methode voor het modelleren van vasculaire permeabiliteit in standaard zeswellsplaten met maat- en patroonflexibiliteit

Leer een zuinige beeldvormingstechniek voor capillaire stroom door driedimensionale polymere drukpoeders. Deze niet-invasieve methode biedt hoge ruimtelijke en temporele resolutie voor microfluidica-onderzoek.

Zuinige beeldvormingstechniek van capillaire stroom door driedimensionale polymere drukpoeders

Meer video's verkennen