Name: 3D-printen en in-situ oppervlaktemodificatie via type I foto-geïnitieerde omkeerbare toevoeging-fragmentatie chain transfer polymerisatie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-02-18T14:45:00.000+00:00
Duration: 7 min 28 s
Description: Leer 3D-printen met onafhankelijke afstemming van bulk- en oppervlakte-eigenschappen via foto-geïnitieerde RAFT-polymerisatie. Deze methode vereenvoudigt fabricage met standaardapparatuur.

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

De auteurs erkennen financiering van de Australian Research Council en UNSW Australia via het Discovery Research-programma (DP210100094).

1. Voorbereiding van 3D-printprogramma en 3D-printer
<ol><li>Ontwerp het digitale model voor 3D-printen volgens de onderstaande stappen.<ol>
<li>Open een computerondersteund ontwerpprogramma (zie Tabel met materialen).</li>
		<li>Maak in het x-y-vlak een rechthoek gecentreerd op de oorsprong met afmetingen van 80 mm x 40 mm en extrudeer vervolgens langs de positieve z-as gedurende 1,5 mm om een solide rechthoekig prisma te maken, het basisobject genoemd.</li>
		<li>Teken boven het basisobject, d.w.z. bij z = 1,5 mm, de gewenste oppervlaktepatronen (in dit geval twee yin-yangsymbolen) op het oppervlak van het rechthoekige prisma.</li>
		<li>Extrudeer de oppervlaktepatronen in geselecteerde gebieden 0,05 mm langs de positieve z-as om een licht verhoogd patroon te maken ten opzichte van het basisobject.</li>
		<li>Exporteer het 3D-model om een stereolithografiebestand te voorzien van . STL bestandsextensie. OPMERKING: In dit werk werden hondsbotvormige exemplaren ontworpen27. Voor andere gewenste modellen die moeten worden afgedrukt, volgt u stap 1.1.1-1.1.5.</li>
		<li>Open een 3D-printersegmentprogramma (zie Tabel met materialen) om instellingen met één laag in te schakelen.</li>
		<li>Open de geconverteerde . STL-bestanden van de harde schijf van de computer door op Bestand > Openen te klikken en vervolgens naar het opgeslagen . STL-bestand.</li>
		<li>Rangschik de 3D-modellen op het bouwplatform met behulp van de knoppen "Model Roteren" en "Model verplaatsen" om ten minste 1 mm tussen alle objecten in de bouwfase te passen.</li>
		<li>Door tekst in te voeren in de invoerveldvakken in het rechterdeelvenster, wijzigt u de parameters zoals vermeld in tabel 1.</li>
		<li>Klik op de blauwe knop Segment in de linkerbenedenhoek en sla het op als een segmentbestand met de extensie van. PWS of een ander 3D-printerleesbaar gesneden bestand.</li>
		<li>Klik op de knop Voorbeeld zodra het pop-upmenu verschijnt en navigeer door de gesegmenteerde lagen met behulp van de schuifbalk aan de rechterkant. Let goed op de laagnummers voor de laatste basislaag (laag 29 in dit geval) en de oppervlaktepatroonlaag (30 in dit geval). OPMERKING: De eerste afgedrukte laag is "laag 0" en niet "laag 1".</li>
		<li>Selecteer in het rechterdeelvenster Instellingen voor één laag en vouw vervolgens het vervolgkeuzemenu uit.</li>
		<li>Wijzig de "Belichtingstijd (s)" voor alleen de oppervlaktelaag (laag 30) in 180 s, waarbij alle andere laagbelichtingstijden de standaardwaarde blijven.</li>
		<li>Klik op de knop Opslaan in de linkerbovenhoek om het gesegmenteerde bestand op een USB-bestand op te slaan.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Bereid de 3D-printer voor.<ol>
<li>Plaats de USB met het gesegmenteerde bestand in de 3D-printer (zie Tabel met materialen).</li>
		<li>Voordat u gaat 3D-printen, maakt u de bouwfase waterpas en kalibreert u de positie van de z-as op z = 0 door de specifieke 3D-printermethode te volgen (handmatige of automatische kalibratie volgens de handleiding van de 3D-printer).</li>
		<li>Inspecteer de film van het 3D-printervat om een glad en schoon oppervlak zonder defecten te garanderen.</li>
		<li>Als de vatfolie beschadigd lijkt, vervangt u deze volgens het protocol van de fabrikant.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Bereiding van harsen
OPMERKING: Harsen zijn gecategoriseerd als "Bulk Resin" voor de hars die wordt gebruikt om het originele materiaal (basissubstraat) te 3D-printen en "Surface Resin" voor de oplossing die wordt gebruikt om de oppervlaktefunctionalisatie uit te voeren (oppervlaktepatroon).
<ol><li>Bereid de bulkhars voor.<ol>
<li>Weeg voor het bereiden van de bulkhars 0,36 g 2-(n-butylthiocarbonothioylthio) propaanzuur (BTPA) af in een schone amberkleurige injectieflacon van 50 ml.</li>
		<li>Voeg 13,63 ml poly (ethyleenglycol) diacrylaatgemiddelde Mn 250 (PEGDA) toe aan de amberkleurige injectieflacon met behulp van een micropipette.</li>
		<li>Voeg 14,94 ml N, N-dimethylacrylamide (DMAm) toe aan de amberkleurige injectieflacon met behulp van een micropipette.</li>
		<li>Voeg in een afzonderlijke injectieflacon van 20 ml schoon glas, bedekt met aluminiumfolie, 0,53 g difenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) fosfineoxide (TPO) toe.</li>
		<li>Voeg met behulp van een micropipette 10 ml DMAm toe aan de glazen injectieflacon van 20 ml met de TPO en sluit de injectieflacon af met de dop.</li>
		<li>Homogeniseer de oplossing van TPO en DMAm grondig door te mengen met behulp van een vortexmixer gedurende 10 s en vervolgens een standaard laboratoriumsonische bad (~ 40 kHz) te gebruiken om het mengsel gedurende 1 minuut bij kamertemperatuur te soniceren (figuur 1C, links).</li>
		<li>Breng met behulp van een glazen pipet en rubberen pipetlamp de oplossing over van de glazen injectieflacon van 20 ml naar de amberkleurige injectieflacon van 50 ml en sluit de injectieflacon af met een dop en een vormbare plastic film.</li>
		<li>Schud de amberkleurige injectieflacon van 50 ml voorzichtig en plaats de injectieflacon vervolgens gedurende 2 minuten bij kamertemperatuur in een sonische bad om ervoor te zorgen dat het mengsel homogeen is (figuur 1C, tweede van links).</li>
		<li>Plaats de afgesloten amberkleurige injectieflacon gevuld met de bulkhars in een zuurkast voor later gebruik.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Bereid de oppervlaktehars voor.<ol>
<li>Weeg voor het bereiden van de oppervlaktehars 0,50 g TPO in een schone amberkleurige injectieflacon van 50 ml.</li>
		<li>Voeg met behulp van een micropipette 3,56 ml DMAm en 11,98 ml N, N-dimethylformamide (DMF) toe aan de amberkleurige injectieflacon van 50 ml en sluit de injectieflacon af met een dopvormbare plastic film.</li>
		<li>Schud de verzegelde amberkleurige injectieflacon voorzichtig en soniceer gedurende 1 minuut bij kamertemperatuur met behulp van een standaard laboratoriumsonische bad (~ 40 kHz).</li>
		<li>Voeg aan een schone injectieflacon van 20 ml bedekt met folie 0,29 g 1-pyreenmethylmethacrylaat (PyMMA) toe.</li>
		<li>Voeg 10 ml DMF toe aan de injectieflacon van 20 ml en sluit de injectieflacon af met een dop met een micropipette.</li>
		<li>Schud voorzichtig de glazen injectieflacon van 20 ml en soniceer in stappen van 1 minuut bij kamertemperatuur met behulp van een standaard laboratoriumsonische bad, visueel inspecterend tussen de cycli totdat de PyMMA volledig lijkt te zijn opgelost (figuur 1C, derde en vierde van links).</li>
		<li>Breng met behulp van een glazen pipet en rubberen pipetlamp de oplossing over van de glazen injectieflacon van 20 ml naar de amberkleurige injectieflacon van 50 ml.</li>
		<li>Schud de amberkleurige injectieflacon van 50 ml voorzichtig en plaats de injectieflacon vervolgens gedurende 2 minuten bij kamertemperatuur in een sonische bad om ervoor te zorgen dat het mengsel homogeen is (figuur 1C, rechts en tweede van rechts).</li>
		<li>Plaats de afgesloten amberkleurige injectieflacon gevuld met de bulkhars in een zuurkast voor later gebruik. LET OP: Sommige chemicaliën die in dit protocol worden gebruikt, kunnen ernstige huid- en oogirritatie en andere toxiciteit voor mens en milieu veroorzaken. Zorg ervoor dat de veiligheidsprotocollen worden gevolgd in overeenstemming met het veiligheidsinformatieblad en de lokale regelgeving.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3.3D printen en oppervlakte functionalisatie
<ol><li>Voer 3D-printen van het basissubstraat uit volgens de onderstaande stappen.<ol>
<li>Giet de eerder bereide bulkhars (stap 2.1) in het 3D-printervat (zie Tabel met materialen), zorg ervoor dat de oplossing de bodemfilm in het vat volledig bedekt zonder luchtbellen of andere inhomogeniteiten en sluit vervolgens de 3D-printerbehuizing.</li>
		<li>Navigeer door de USB met behulp van het 3D-printerscherm en selecteer het gesegmenteerde modelbestand door op de driehoek Afspelen te klikken om het 3D-afdrukproces te starten.</li>
		<li>Let door naar het 3D-printerscherm te kijken goed op het aantal geprinte lagen en pauzeer het printprogramma door op de twee verticale lijnen pauzeknop te drukken tijdens het 3D-printen van de laatste laag van het basissubstraat (laag 29 in dit geval).</li>
		<li>Verwijder de hele bouwfase en spoel de bouwfase en het geprinte materiaal voorzichtig af met niet-gedenatureerde 100% ethanol uit een wasfles gedurende 10 s om resterende bulkhars uit het 3D-geprinte materiaal en de bouwfase te verwijderen.</li>
		<li>Droog met perslucht voorzichtig het 3D-geprinte materiaal en bouwfase om resterende ethanol te verwijderen en plaats vervolgens de bouwfase opnieuw in de 3D-printer.</li>
		<li>Verwijder het vat uit de 3D-printer en giet de resterende bulkhars in een amberkleurige injectieflacon. Bewaar de injectieflacon op een koele donkere plaats.</li>
		<li>Gebruik niet-gedenatureerde 100% ethanol uit een wasfles en spoel het vat zorgvuldig af om eventuele resterende bulkhars te verwijderen.</li>
		<li>Droog het vat met behulp van een stroom perslucht om eventuele resterende ethanol te verwijderen en plaats het vat opnieuw in de 3D-printer.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Voer oppervlaktefunctionalisatie uit.<ol>
<li>Giet de eerder voorbereide oppervlaktehars (stap 2.2) in het 3D-printervat, zorg ervoor dat de oplossing de bodemfilm volledig bedekt zonder luchtbellen of andere inhomogeniteiten en sluit vervolgens de 3D-printerbehuizing.</li>
		<li>Hervat het 3D-printprogramma door op de driehoek Play-knop te klikken om de vooraf bepaalde oppervlaktepatronen te laten plaatsvinden.</li>
		<li>Zodra het printprogramma is voltooid, verwijdert u de bouwfase uit de 3D-printer en wast u gedurende 10 s met niet-gedenatureerde 100% ethanol met behulp van een wasfles om resterende oppervlaktehars uit het 3D-geprinte materiaal en de bouwfase te verwijderen.</li>
		<li>Gebruik perslucht (debiet, 30 l/min), droog het 3D-geprinte materiaal voorzichtig en bouwfase om resterende ethanol te verwijderen.</li>
		<li>Terwijl het nog steeds aan de bouwfase is bevestigd, laat je het materiaal na uitharden door de hele bouwfase om te keren en gedurende 15 minuten onder 405 nm licht te plaatsen.</li>
		<li>Verwijder voorzichtig het oppervlaktegefunctionaliseerde 3D-geprinte materiaal uit de bouwfase met behulp van een dunne metalen plaat of verfschraper.</li>
		<li>Analyseer zonder verdere aanpassingen de mechanische en oppervlakte-eigenschappen van het materiaal.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. Analyse van 3D-geprinte monsters
<ol><li>Voer de fluorescentieanalyse uit.<ol>
<li>Plaats het 3D-geprinte, oppervlaktegefunctionaliseerde materiaal onder een 312 nm UV-gasontladingslamp (zie Tabel met materialen) op een donkere plaats, zodat de oppervlaktegefunctionaliseerde laag naar boven is gericht.</li>
		<li>Zet de lamp aan om de oppervlaktelaag continu te bestralen met 312 nm licht en observeer het fluorescerende patroon. Maak indien nodig foto's. OPMERKING: Dit is een visuele inspectiestap; tijd kan niet worden opgegeven. Bestraling is continu terwijl de waarneming plaatsvindt.</li>
		<li>Plaats het 3D-geprinte, oppervlaktegefunctionaliseerde materiaal in een fluorescentiebeeldcamera. Leg met behulp van de meegeleverde software digitale fluorescentiebeelden van de boven- en onderoppervlakken vast met behulp van de trans-UV (302 nm) gasontladingsbron (zie Materiaaltabel).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Voer de trekeigenschappenanalyse uit.<ol>
<li>Meet de dikte met en dikte van de hondenbotmonsters (in millimeters).</li>
		<li>Plaats de hondsbeenvormige monsters tussen de grepen van een trekproefmachine en zorg ervoor dat het 3D-geprinte materiaal gelijkmatig op een in het normdocument gespecificeerde afstand wordt geplaatst, in dit geval 50,3 mm.</li>
		<li>Stel het trekproefprogramma in; in dit geval werd de liftsnelheid ingesteld op 1,1 mm /min, het aantal monsters werd ingesteld op 10 per seconde.</li>
		<li>Start het programma om kracht (N) versus reisgegevens (mm) te verkrijgen.</li>
		<li>Zodra het monster is voorbereid, stopt u de machine en slaat u de gegevens op als door kolommen gescheiden gegevens met een . CSV bestandsextensie.</li>
		<li>Zet de krachtgegevens (N) om in spanning (MPa) door elk punt van de krachtkolom te delen door het ijkgebied (mm2, verkregen door de ijkbreedte te vermenigvuldigen met de dikte van de strook).</li>
		<li>Converteer de reisgegevens naar spanning (%) door de reisgegevens op elk punt met de lengte van de meter (50,3 mm) te duiken en elk resultaat met 100 te vermenigvuldigen.</li>
		<li>Bereken de taaiheid (MJ/m3) met behulp van de trapeziumregel om het gebied onder de spannings-rekcurve te berekenen.</li>
		<li>Bereken young's modulus (MPa) door de gradiënt van de spanning (MPa) versus. spanning (%) curve in het elastische gebied, in dit werk van 1% -2% rek27.</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>

De auteurs verklaren geen belangenconflicten te hebben.

Het huidige protocol demonstreert een proces voor het 3D-printen van polymeermaterialen met onafhankelijk instelbare bulk- en interfaciale eigenschappen. De procedure wordt uitgevoerd via een tweestapsmethode door het basissubstraat te 3D-printen en vervolgens de oppervlaktelaag van het 3D-geprinte object te wijzigen met een andere functionele hars, maar met dezelfde 3D-printhardware. Hoewel de 3D-printers die in dit werk worden gebruikt, zijn ontworpen om crosslinked materialen laag voor laag te printen, kan de...

Additieve productie en 3D-printen hebben een revolutie teweeggebracht in de materiaalproductie door efficiëntere en gemakkelijkere routes te bieden voor de fabricage van geometrisch complexe materialen1. Afgezien van de verbeterde ontwerpvrijheid in 3D-printen, produceren deze technologieën minder afval dan traditionele subtractieve productieprocessen door het oordeelkundig gebruik van precursormaterialen in een laag-voor-laag productieproces. Sinds de jaren 1980 is een breed scala aan verschillende 3D-printtechnieken ontwikkeld om polymere, metalen en keramische componenten te fabriceren1. De meest gebruikte methoden omvatten extrusie-gebaseerd 3D-printen, zoals gesmolten filamentfabricage en directe inktschrijftechnieken2, sintertechnieken zoals selectieve lasersintering3, evenals op hars gebaseerde foto-geïnduceerde 3D-printtechnieken zoals laser- en projectiegebaseerde stereolithografie en gemaskeerde digitale lichtverwerkingstechnieken4 . Onder de vele 3D-printtechnieken die tegenwoordig bestaan, bieden foto-geïnduceerde 3D-printtechnieken enkele voordelen in vergelijking met andere methoden, waaronder een hogere resolutie en hogere afdruksnelheden, evenals de mogelijkheid om stolling van de vloeibare hars bij kamertemperatuur uit te voeren, wat de mogelijkheid opent voor geavanceerd biomateriaal 3D-printen4,5,6,7,8, 9.
Hoewel deze voordelen de wijdverspreide toepassing van 3D-printen op veel gebieden mogelijk hebben gemaakt, beperkt de beperkte mogelijkheid om de 3D-geprinte materiaaleigenschappen onafhankelijk aan te passen toekomstige toepassingen10. Met name het onvermogen om de bulkmechanische eigenschappen gemakkelijk aan te passen, onafhankelijk van de interfaciale eigenschappen, beperkt toepassingen zoals implantaten, die fijn op maat gemaakte biocompatibele oppervlakken en vaak enorm verschillende bulkeigenschappen vereisen, evenals aangroeiwerende en antibacteriële oppervlakken, sensormaterialen en andere slimme materialen11,12,13 . Onderzoekers hebben oppervlaktemodificatie van 3D-geprinte materialen voorgesteld om deze problemen op te lossen om meer onafhankelijk aanpasbare bulk- en interfaciale eigenschappen te bieden10,14,15.
Onlangs heeft onze groep een foto-geïnduceerd 3D-printproces ontwikkeld dat gebruik maakt van omkeerbare additie-fragmentatie chain transfer (RAFT) polymerisatie om netwerkpolymeersynthese te bemiddelen15,16. RAFT-polymerisatie is een soort omkeerbare deactiveringsradicaalpolymerisatie die een hoge mate van controle over het polymerisatieproces biedt en de productie van macromoleculaire materialen mogelijk maakt met fijn afgestemde molecuulgewichten en topologieën en een breed chemisch bereik17,18,19. Met name de thiocarbonylthio-verbindingen, of RAFT-middelen, die tijdens RAFT-polymerisatie worden gebruikt, blijven behouden na polymerisatie. Ze kunnen dus worden gereactiveerd om de chemische en fysische eigenschappen van het macromoleculaire materiaal verder te wijzigen. Zo kunnen deze slapende RAFT-middelen op de oppervlakken van het 3D-geprinte materiaal na 3D-printen opnieuw worden geactiveerd in de aanwezigheid van functionele monomeren om op maat gemaakte materiaaloppervlakken20,21,22,23,24,25,26 te bieden. De secundaire oppervlaktepolymerisatie dicteert de interfaciale materiaaleigenschappen en kan op een ruimtelijk gecontroleerde manier worden uitgevoerd via fotochemische initiatie.
Het huidige protocol beschrijft een methode voor het 3D-printen van polymere materialen via een foto-geïnduceerd RAFT-polymerisatieproces en de daaropvolgende in situ oppervlaktemodificatie om de interfaciale eigenschappen onafhankelijk van de mechanische eigenschappen van het bulkmateriaal te moduleren. In vergelijking met eerdere 3D-print- en oppervlaktemodificatiebenaderingen vereist het huidige protocol geen deoxygenatie of andere strenge voorwaarden en is het dus zeer toegankelijk voor niet-specialisten. Bovendien biedt het gebruik van 3D-printhardware om zowel de initiële materiaalfabricage als de oppervlaktepost-functionalisatie uit te voeren ruimtelijke controle over de materiaaleigenschappen en kan het worden uitgevoerd zonder de vervelende uitlijning van verschillende fotomaskers om complexe patronen te maken.

<table><tbody><tr><td>1-pyrenemethyl methacrylate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>765120</td><td></td></tr><tr><td>2-(n-butylthiocarbonothioylthio) propanoic acid</td><td>Boron Molecular</td><td>BM1640</td><td></td></tr><tr><td>3D Printer</td><td>Photon</td><td>Mono S</td><td>lichtintensiteit op digitaal maskeroppervlak = 0,81 mW cm-2</td></tr><tr><td>3D Printing Slicing Software</td><td>Photon</td><td>Photon Workshop V2.1.19</td><td></td></tr><tr><td>40 kHz Ultrasoon Bad</td><td>Thermoline</td><td>UB-410</td><td></td></tr><tr><td>Perslucht</td><td>Coregas</td><td>230142</td><td>Tank werkt op 130 kPa</td></tr><tr><td>Computerondersteund ontwerpprogramma</td><td>SpaceClaim</td><td>SpaceClaim Design Manager V19.1</td><td></td></tr><tr><td>Difenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) fosfineoxide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>415952</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol Onverdund 100% AR</td><td>ChemSupply</td><td>EL043-2.5L-P</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol Wasfles</td><td>Rowe Scientific</td><td>AZLWGF541P</td><td></td></tr><tr><td>Fluorescentie Imager</td><td>Bio-Rad</td><td>Gel Doc XR+</td><td>Gebruikt een 302 nm gasontladingslamp als emissiebron</td></tr><tr><td>Lichtintensiteitsvermogensmeter</td><td>Newport</td><td>843-R</td><td></td></tr><tr><td>Mechanische Tester</td><td>Mark&ndash;10</td><td>ESM303</td><td>1 kN krachtmeter M5&ndash;200</td></tr><tr><td>Vormbare plastic film</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>Poly(ethyleenglycol) diacrylaat gemiddeld Mn 250</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>475629</td><td></td></tr><tr><td>Post Cure Lamp</td><td>Leoway</td><td>&lrm;B0869BY79P</td><td>60 W 405 nm</td></tr><tr><td>Standaarddokument</td><td>ASTM</td><td>ASTM Standard D638-14</td><td></td></tr><tr><td>Trektestapparaat</td><td>Mark-10</td><td></td><td></td></tr><tr><td>UV Licht</td><td>Fisher Scientific</td><td>11-982-30</td><td>6 W Spectroline E-Series, Gasontladingslamp</td></tr><tr><td>Vortex Mixer IKA Vortex 3</td><td>LabTek</td><td>3340000I</td><td></td></tr></tbody></table>

3d-printen en in-situ oppervlaktemodificatie via type i foto-geïnitieerde omkeerbare toevoeging-fragmentatie chain transfer polymerisatie

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

3D-printen biedt gemakkelijke toegang tot geometrisch complexe materialen. Deze materialen hebben echter intrinsiek verbonden bulk- en interfaciale eigenschappen, afhankelijk van de chemische samenstelling van de hars. In het huidige werk worden 3D-geprinte materialen postfunctionaliseerd met behulp van de 3D-printerhardware via een secundair oppervlakte-geïnitieerd polymerisatieproces, waardoor onafhankelijke controle wordt geboden over de bulk- en interfaciale materiaaleigenschappen. Dit proces begint met het bereiden van vloeibare harsen, die een monofunctioneel monomeer bevatten, een crosslinking multifunctioneel monomeer, een fotochemisch labiele soort die het initiëren van polymerisatie mogelijk maakt, en kritisch, een thiocarbonylthio-verbinding die omkeerbare additie-fragmentatie chain transfer (RAFT) polymerisatie vergemakkelijkt. De thiocarbonylthio-verbinding, algemeen bekend als een RAFT-agent, bemiddelt het polymerisatieproces van de ketengroei en biedt polymere materialen meer homogene netwerkstructuren. De vloeibare hars wordt laag voor laag uitgehard met behulp van een in de handel verkrijgbare digitale lichtverwerkings-3D-printer om driedimensionale materialen met ruimtelijk gecontroleerde geometrieën te geven. De oorspronkelijke hars wordt verwijderd en vervangen door een nieuw mengsel met functionele monomeren en foto-initialiserende soorten. Het 3D-geprinte materiaal wordt vervolgens blootgesteld aan licht van de 3D-printer in aanwezigheid van het nieuwe functionele monomeermengsel. Hierdoor kan foto-geïnduceerde oppervlakte-geïnitieerde polymerisatie plaatsvinden van de latente RAFT-agentgroepen op het oppervlak van het 3D-geprinte materiaal. Gezien de chemische flexibiliteit van beide harsen, maakt dit proces het mogelijk om een breed scala aan 3D-geprinte materialen te produceren met aanpasbare bulk- en interfaciale eigenschappen.

De algemene procedure voor 3D-printen en oppervlaktefunctionalisatie is weergegeven in figuur 1. In dit protocol wordt een netwerkpolymeer in eerste instantie gesynthetiseerd via een foto-geïnduceerd RAFT-polymerisatieproces15, met behulp van een 3D-printer om een object te fabriceren in een laag-voor-laagproces (figuur 1A). De bulkhars die wordt gebruikt om het polymeernetwerk te vormen, bevat een fotolabiele initiërende soort (...

Het huidige protocol beschrijft de digitale lichtverwerking-gebaseerde 3D-printing van polymere materialen met behulp van type I foto-geïnitieerde omkeerbare additie-fragmentatie keten overdracht polymerisatie en de daaropvolgende in situ materiaal post-functionalisatie via oppervlakte-gemedieerde polymerisatie. Foto-geïnduceerd 3D-printen biedt materialen met onafhankelijk op maat gemaakte en ruimtelijk gecontroleerde bulk- en interfaciale eigenschappen.

3D-printen en in-situ oppervlaktemodificatie via type I foto-geïnitieerde omkeerbare toevoeging-fragmentatie chain transfer polymerisatie

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

Met dit protocol kunnen de bulk- en interfaciale eigenschappen van 3D-geprinte materialen onafhankelijk van elkaar worden afgestemd. Dit geeft meer flexibiliteit bij het ontwerpen en fabriceren van complexe 3D-geprinte materialen. Deze techniek vereist geen strenge reactieomstandigheden en kan worden uitgevoerd met behulp van in de handel verkrijgbare apparatuur.Hierdoor maakt deze techniek het aanzienlijk eenvoudiger om complexe 3D-geprinte materialen te fabriceren. Bereid om te beginnen de bulkhars voor door 0,36 gram BTPA te wegen in een schone amberkleurige injectieflacon van 50 milliliter. Voeg 13,63 milliliter polyethyleenglycoldiacrylaat en 14,94 milliliter DMAm toe aan de amberkleurige injectieflacon met behulp van een micropipette.Voeg in een aparte injectieflacon van 20 milliliter schoon glas bedekt met aluminiumfolie 0,53 gram TPO toe. Voeg met behulp van een micropipette 10 milliliter DMAm toe aan de glazen injectieflacon van 20 milliliter met de TPO en sluit de injectieflacon af met de dop. Homogeniseer de oplossing van TPO in DMAm grondig door gedurende 10 seconden te mengen met behulp van een vortexmixer en vervolgens een standaard laboratoriumsonische bad te gebruiken om het mengsel gedurende 2 minuten bij kamertemperatuur te soniceren.Breng met behulp van een glazen pipet en rubberen pipetlamp de oplossing over van de glazen injectieflacon van 20 milliliter naar de amberkleurige injectieflacon van 50 milliliter en sluit de injectieflacon af met een dop en een vormbare plastic film. Schud de amberkleurige injectieflacon van 50 milliliter voorzichtig en plaats de injectieflacon vervolgens gedurende 2 minuten bij kamertemperatuur in een sonische bad om ervoor te zorgen dat het mengsel homogeen is. Plaats de afgesloten amberkleurige injectieflacon gevuld met de bulkhars in een zuurkast voor later gebruik.Bereid de oppervlaktehars zoals eerder beschreven voor de bereiding van de bulkhars. Na het voorbereiden van de oppervlaktehars, plaatst u de verzegelde amberkleurige vile gevuld met de oppervlaktehars in een zuurkast voor later gebruik. Om 3D-printen uit te voeren, giet u de eerder voorbereide bulkhars in het 3D-printervat, zorgt u ervoor dat de oplossing de bodemfilm in het vat volledig bedekt zonder luchtbellen of andere inhomogeniteiten en sluit u vervolgens de 3D-printerbehuizing.Navigeer door de USB met behulp van het 3D-printerscherm en selecteer het gesegmenteerde modelbestand door op de driehoek Afspelen te klikken om het 3D-afdrukproces te starten. Door naar het 3D-printerscherm te kijken, let goed op het aantal geprinte lagen en pauzeer het printprogramma door op de pauzeknop van twee verticale lijnen te drukken tijdens het 3D-printen van de laatste laag van het basissubstraat. Verwijder de hele bouwfase en spoel de bouwfase en het geprinte materiaal voorzichtig af met niet-gedenatureerde 100% ethanol uit een wasfles gedurende 10 seconden om resterende bulkhars uit het 3D-geprinte materiaal en de bouwfase te verwijderen.Droog met perslucht voorzichtig het 3D-geprinte materiaal en bouwfase om resterende ethanol te verwijderen en plaats vervolgens de bouwfase opnieuw in de 3D-printer. Verwijder het vat van de 3D-printer en giet de resterende bulkhars in een amberkleurige vile en bewaar de vilein op een koele, donkere plaats. Gebruik niet-gedenatureerde 100% ethanol uit een wasfles en spoel het vat zorgvuldig af om eventuele resterende bulkhars te verwijderen.Droog het vat met behulp van een stroom perslucht om eventuele resterende ethanol te verwijderen en plaats het vat opnieuw in de 3D-printer. Om oppervlaktefunctionalisatie uit te voeren, giet u de eerder voorbereide oppervlaktehars in het 3D-printervat, zorgt u ervoor dat de oplossing de bodemfilm volledig bedekt zonder luchtbellen of andere inhomogeniteiten en sluit u vervolgens de 3D-printerbehuizing. Hervat het 3D-printprogramma door op de driehoek Play-knop te klikken om de vooraf bepaalde oppervlaktepatronen te laten plaatsvinden.Zodra het printprogramma is voltooid, verwijdert u de bouwfase uit de 3D-printer en wast u gedurende 10 seconden met niet-gedenatureerde 100% ethanol met behulp van een wasfles om resterende oppervlaktehars uit het 3D-geprinte materiaal en de bouwfase te verwijderen. Droog met perslucht voorzichtig het 3D-geprinte materiaal en bouwfase om resterende ethanol te verwijderen. Terwijl het nog steeds aan de bouwfase is bevestigd, laat je het materiaal na uitharden door de hele bouwfase om te keren en gedurende 15 minuten onder 405 nanometer licht te plaatsen.Verwijder het oppervlaktegefunctionaliseerde 3D-geprinte materiaal voorzichtig uit de bouwfase met behulp van een dunne metalen plaat of verfschraper. Om de fluorescentieanalyse uit te voeren, plaatst u het 3D-geprinte oppervlaktegefunctionaliseerde materiaal onder een 312 nanometer ultraviolette gasontladingslamp op een donkere plaats, zodat de oppervlaktegefunctionaliseerde laag naar boven is gericht. Zet de lamp aan om de oppervlaktelaag continu te bestralen met 312 nanometer licht en observeer het fluorescerende patroon.Om de trekeigenschappenanalyse uit te voeren, plaatst u de botvormige monsters van de hond tussen de grepen van een trekproefmachine, zodat het 3D-geprinte materiaal gelijkmatig op een afstand van 50,3 millimeter wordt geplaatst. Start het programma om kracht versus reisgegevens te verkrijgen. Na 3D-printen en oppervlaktefunctionalisatie werd het materiaal nagehard onder 405 nanometer bestraling.Er werd waargenomen dat de gefunctionaliseerde materialen geel waren, maar zeer transparant met goed gedefinieerde vormen. De gefunctionaliseerde materialen vertonen geen fluorescentie in het donker. Bij ultraviolette bestraling werd echter ruimtelijk opgeloste oppervlaktefluorescentie waargenomen in de gebieden die tijdens de oppervlaktefunctionalisatiestap met licht werden bestraald, zichtbaar als een licht verhoogd yin-yangpatroon.Fluorescentiebeelden toonden aan dat de onderkant van het materiaal geen fluorescentie vertoonde onder ultraviolette lichtbestraling. De bovenzijde van het materiaal vertoonde echter sterke fluorescentie in het yin-yang patroon. De mechanische eigenschappen van de 3D-geprinte hondenbotvormige monsters werden geanalyseerd en een stress-rekcurve werd verkregen.Het materiaal vertoonde een elastische vervorming, die een vloeigrens van ongeveer 25 megapascal opleverde, en vervolgens een plastische vervorming voordat het uitviel. De rek bij breuk was ongeveer 12%, terwijl de spanning bij breuk ongeveer 22 megapascal was. De modulus van de Young werd berekend op ongeveer 7 megapascal, terwijl de taaiheid ongeveer 115 megajoule per kubieke meter was.Het is belangrijk om ervoor te zorgen dat de oppervlaktebewoner de vatfilm volledig bedekt en vrij is van luchtbellen of andere onvolkomenheden die kunnen leiden tot afwijkingen van het beoogde oppervlaktepatroon.

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

Research

JoVE Journal

Chemistry

Scheikunde

Een plasma-geïnduceerde polymerisatie werkwijze beschreven voor het oppervlakte-geïnitieerde polymerisatie van polymeermembranen. Verdere postmodification van de geënte polymeer met meekleurende stoffen wordt gepresenteerd met een protocol van het uitvoeren permeabiliteitsmetingen van licht-responsieve membranen.

Voorbereiding van de Light-responsieve membranen door een gecombineerde oppervlakte-enting en Postmodification Proces

Celcultuur substraten die gefunctionaliseerd zijn met microscopische patronen van biologische liganden hebben een immense bruikbaarheid op het gebied van weefselengineering. Hier demonstreren we de veelzijdige en geautomatiseerde productie van celcultuur substraten met meerdere, microgepatteerde poly(ethyleenglycol) borstels die orthogonale chemieën presenteren die ruimtelijk nauwkeurige en locatiespecifieke immobilisatie van biologische liganden mogelijk maken.

Fabriceren Complex Cultuur Substrates behulp Robotic Microcontact Printing (R-μCP) en Sequential Nucleofiele Substitutie

Een nieuwe methodologie wordt aan synthetiseren en programma hoofdketen vloeibaar-kristallijne elastomeren met in de handel verkrijgbaar uitgangsmonomeren. Een uitgebreide lijst van thermomechanische eigenschappen werd aangepast door de hoeveelheid van crosslinker, terwijl de bediening prestatie was afhankelijk van de hoeveelheid aangebrachte spanning tijdens het programmeren.

Synthese programmeerbare hoofdketen Vloeibaar-kristallijne Elastomers Met een tweetraps thiol-acrylaat Reaction

Er wordt een protocol gepresenteerd voor de synthese en bereiding van nanodeeltjes bestaande uit elektroactieve polymeren.

Elektroactieve Polymer Nanodeeltjes Exposeren Fotothermisch Properties

Dit artikel beschrijft een proces voor het produceren van zelfgeassembleerde polymere nanodeeltjes met behulp van zichtbare licht gemedieerde dispersiepolymerisatie. Het gebruik van zichtbaar licht met lage energie om de polymerisatie te controleren, maakt de reproduceerbare vorming van zelfgeassembleerde worm-achtige micelles mogelijk bij een hoog vast stofgehalte.

Facile Synthese van Worm-micellen door het zichtbare licht Mediated Dispersion polymerisatie onder toepassing van Photoredox Catalyst

Het hier gepresenteerde protocol maakt geautomatiseerde fabricage van micropatterns mogelijk die de celvorm standaardiseert om cytoskeletstructuren in zoogdiercellen te bestuderen. Deze gebruiksvriendelijke techniek kan worden opgezet met in de handel verkrijgbaar beeldvormingssystemen en vereist geen gespecialiseerde apparatuur die niet toegankelijk is voor standaard celbiologielaboratoria.

Controle van celgeometrie door infrarood laserondersteunde micropatterning

Dit protocol beschrijft de synthese van upconversie nanocapsules voor later gebruik in fotopolymeriseerbare harsen voor triplet fusie upconversie-gefaciliteerd volumetrisch 3D-printen.

Triplet Fusion Upconversie Nanocapsule Synthese

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

Er wordt een methode gepresenteerd voor het opleggen van oppervlaktetopografie van lichtabsorberende composietpolymeermaterialen, met name magnetoactieve elastomeren (MAE's), door gebruik te maken van lasermicrobewerking. Deze methode maakt een grote flexibiliteit mogelijk in topografische ontwerpen en rapid prototyping. Een voorbeeld van het structureren van MAE-oppervlakken, karakterisering en hun reactie op het externe magnetische veld wordt gedemonstreerd.

Lasermicrobewerking voor het ontwerp van de topografie van polymeeroppervlakken

Leer 3D-printen met onafhankelijke afstemming van bulk- en oppervlakte-eigenschappen via foto-geïnitieerde RAFT-polymerisatie. Deze methode vereenvoudigt fabricage met standaardapparatuur.

3D-printen en in-situ oppervlaktemodificatie via type I foto-geïnitieerde omkeerbare toevoeging-fragmentatie chain transfer polymerisatie (Video) | JoVE Journal

3D-printen en in-situ oppervlaktemodificatie via type I foto-geïnitieerde omkeerbare toevoeging-fragmentatie chain transfer polymerisatie

Meer video's verkennen