3D impresso celulose porosa nanocompósitos Hydrogel andaimes

Resumo

Os três passos críticos do presente protocolo i) desenvolvem-se a composição certa e consistência da tinta celulose hidrogel, ii) 3D impressão de andaimes em vário pore estruturas com fidelidade de boa forma e dimensões e iii) demonstração do Propriedades mecânicas em condições de corpo simulado para a regeneração da cartilagem.

Resumo

Este trabalho demonstra o uso da impressão (3D) tridimensional para produzir porosas andaimes cúbicos usando tinta de hidrogel de nanocompósitos celulose, com estrutura de poro controlado e propriedades mecânicas. Nanocristais de celulose (CNCs, 69,62% em peso) tinta com base de hidrogel com matriz (alginato de sódio e gelatina) foi desenvolvida e 3D impresso em andaimes, com estrutura de poros uniforme e gradiente (1.100-110 µm). Os andaimes mostraram módulo de compressão na faixa de 0,20-0.45 MPa quando testado em simulado condições in vivo (em água destilada a 37 ° C). O tamanho dos poros e o módulo de compressão de plataformas 3D combinado com os requisitos necessários para aplicações de regeneração de cartilagem. Este trabalho demonstra que a consistência da tinta pode ser controlada pela concentração dos precursores e porosidade pode ser controlada pelo processo de impressão 3D e ambos esses fatores em troca define o mecânico Propriedades da 3D impresso porosa andaime de hidrogel. Este método de processo, portanto, pode ser usado para fabricar andaimes estruturalmente e em termos de composição personalizados de acordo com as necessidades específicas dos pacientes.

Introdução

A celulose é um polissacarídeo que consiste de cadeias lineares de β (1-4) unidades de D-glicose ligadas. É o polímero natural mais abundante na terra e é extraído de uma variedade de fontes, incluindo fontes bacterianas, como até mesmo ameba (protozoários, fungos e algas (por exemplo, Valonia), plantas (por exemplo, madeira, algodão, palha de trigo) e animais marinhos (por exemplo, tunicados) )^1,2. Nanofibras de celulose (CNF) e nanocristais de celulose (CNC) ao menos uma dimensão na escala nanométrica são obtidos através de tratamentos mecânicos e hidrólise ácida de celulose. Eles não só possuam as proprieda....

Protocolo

1. preparação de precursores

1. Preparação da suspensão de nanocristais de celulose
   Nota: O isolamento dos nanocristais de celulose é feito de acordo com o procedimento relatado por Mathew, et al³⁰.
   1. Diluído 17 wt % suspensão de nanocristais de celulose para 2% em peso, adicionando água destilada para fazer um volume total de 2 L. Mix completamente usando ultra sonication e uso lotes menores (250-300 mL) para a mistura eficiente.
   2. Passe a suspensão sonified através do homogenizador 10 vezes a uma pressão de 500-600 bar. Neste ponto, um gel transparente grosso de 2 wt % celulose nanocristais é obtido.
   3. Concen....

Resultados

CNCs baseados nanocompósitos hidrogel tinta mostra um forte cisalhamento não-newtonianos, diluindo o comportamento (Figura 2a). A viscosidade aparente de 1,55 × 10⁵ PA. s a uma taxa de baixo cisalhamento (0.001 s^-1) gotas por cinco ordens de magnitude para um valor de 22.60 PA. s a uma taxa de cisalhamento de 50 s^-1 (≈50 s^-1 sendo uma taxa de cisalhamento típico experiente durante a impressão 3D)³¹ . A tinta.......

Discussão

Impressão 3D requer Propriedades reológicas adequadas da tinta hidrogel. A tinta de alta viscosidade exigirá pressões extremas para sua extrusão enquanto tinta de baixa viscosidade não manterá sua forma após a extrusão. A viscosidade da tinta hidrogel pode ser controlada através da concentração dos ingredientes. Em comparação com o nosso trabalho anterior¹¹, o teor de sólidos da tinta hidrogel é aumentou de 5,4 para 9,9% em peso resultando em hidrogel concentrada a tinta que ajuda a melhorar a res.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Seringa de 60 mL	Structur3D Impressão
Sal de sódio ácido algínico	Sigma-Aldrich	9005-38-3
Cloreto de cálcio anidro	Sigma-Aldrich	10043-52-4
Pinças, três pontas, Talon	VWR	241-0404	102 mm, pinça de ajuste duplo, grande, extensão da pinça 127 mm
Cura 2.4.0	Ultimaker		Software de fatiamento gratuito
Discov3ry	Structur3D Impressão		Impressora 3D Ultimaker 2+ integrada com extrusora de pasta Discov3ry
Gelatina de pele bovina	Sigma-Aldrich	9000-70-8
Solução de glutaraldeído 50 % em peso em H2O	Sigma-Aldrich	111-30-8
homogeneizador	SPX	APV-2000
Instron 5960	Instron		Instron 5960, Banho Biopuls, Célula de carga de 100 N, 37 °
C,Physica MCR 301 reômetro	Anton Paar		CP25-2-SN7617, altura da folga 0,05 mm, 25 graus; C
Sorvall Lynx 6000 centrífuga	AB Ninolab	s/n 41881692	F12-rotor (6x500 ml)
bico de aço inoxidável	Structur3D Printing		800, 600 e 400 µ m
coisas inversas	MakerBot's		compartilhamento e download de coisas imprimíveis em 3D na forma de arquivos stl
ultra sonicação	Qsonica, LLC	Q500
Lascas de madeira descascadas	Noruega abeto (Picea abies)		teor de matéria seca de 50– 55% de sucesso

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