שלושת הצעדים הקריטיים של פרוטוקול זה i) מפתחים את ההרכב הנכון ונקבוביות עקביות הדיו הידרוג תאית, ii) 3D הדפסה של פיגומים לתוך שונות מבנים עם נאמנות בכושר טוב, מידות iii) הוכחת תכונות מכניות בתנאים מדומה הגוף עבור התחדשות הסחוס.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
3D מודפס נקבובי תאית Nanocomposite הידרוג פיגומים
במאמר זה
סיכום
תקציר
עבודה זו מדגים את השימוש תלת מימדי (3D) הדפסה כדי לייצר פיגומים מעוקב נקבובי באמצעות תאית nanocomposite הידרוג דיו, עם מבנה בררניים, תכונות מכניות. Nanocrystals תאית (CNCs, 69.62 wt %) הידרוג מבוסס דיו עם מטריקס (alginate נתרן, ג'לטין) פותחה והודפס 3D לתוך פיגומים עם נקבוביות אחיד, צבע מבנה (110-1,100 מיקרומטר). פיגומים הראה דחיסה מודולוס בטווח של 0.20-0.45 MPa כאשר נבדק ב מדומה ויוו התנאים (מים מזוקקים ב 37 מעלות צלזיוס). גודל הנקבוביות, המודולוס דחיסה של פיגומים 3D תואם לדרישות הדרושים ליישומים התחדשות הסחוס. עבודה זו ממחישה כי מרקם של הדיו יכול להיות נשלט על ידי הריכוז של סימנים מקדימים נקבוביות יכול להיות נשלט על ידי תהליך ההדפסה התלת מימדית, שניהם גורמים אלה בתמורה מגדיר את מכניים המאפיינים של 3D מודפס נקבובי הידרוג לגרדום. ניתן להשתמש בשיטה זו תהליך ולכן כדי לבדות פיגומים מבנית, מאלכוהול מותאם אישית בהתאם לצרכים הספציפיים של חולים.
מבוא
תאית היא רב-סוכר המורכב שרשראות ליניארי של β יחידות D-גלוקוז המקושרות (1-4). הפולימר הטבעי הנפוץ ביותר על פני כדור הארץ והוא מופק מגוון רחב של מקורות, כולל בעלי חיים ימיים (למשל, tunicates), צמחים (למשל, עץ, כותנה, קש חיטה) ומקורות חיידקים, כגון אצות (למשל, Valonia), פטריות, אפילו אמבה (חד-תאיים )1,2. תאית nanofibers (CNF) ו nanocrystals תאית (CNC) עם ממד אחד לפחות בננו מתקבלים באמצעות טיפולי מכני, חומצה הידרוליזה של תאית. לא רק ברשותם את המאפיינים של תאית, כגון פוטנציאל שינוי כימי, רעילות נמוכה, כימי, מתכלה, מתחדשת, אבל יש גם מאפיינים הננומטרי כמו גבוהה פנים סגולי, תכונות מכניות גבוהה , מאפייני rheological וא....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
1. הכנת מבשרי
- הכנה של השעיה nanocrystals תאית
הערה: בידוד של תאית nanocrystals נעשית על פי הנוהל שדווחו על-ידי מתיו, ואח30.- 17 wt % בתרחיף של תאית nanocrystals ל 2% wt על-ידי הוספת מים כדי להפוך את הנפח הכולל של 2 ל' לערבב ביסודיות באמצעות אולטרה sonication ושימוש אצוות קטנות יותר (250-300 מ ל) עבור ערבוב יעיל מזוקקים.
- עוברים את המתלים sonified דרך מהמגן 10 פעמים, בלחץ של 500-600 בר. בשלב זה, ג'ל שקוף בעובי של 2 wt % תאית nanocrystals מתקבל.
- רכז wt 2% תאית nanocrystals ג'ל ל 11% wt דרך centrifugations ב x 24,500 g עבור ה 1.5 Decant המים בין כל 30 דקות.
הערה: הניסוי ניתן להשהות כאן.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
CNCs מבוסס nanocomposite הידרוג דיו מראה של גזירה-ניוטונית חזקים דליל התנהגות (איור 2). צמיגות לכאורה של 1.55 × 105 Pa.s בקצב הטיה נמוך (0.001 s-1) טיפות על ידי חמישה סדרי גודל לערך של Pa.s 22.60 בקצב הטיה של 50 s-1 (≈50 s-1 להיות שיעור טיפוסי הטיה מנוסים במהלך הדפסת תלת-ממד)31 . הדיו הידרוג תערוכות viscoelastic התנהגות מוצק, כמו אחסון המודולוס G' (4.42 × 107 הרשות הפלסטינית) הוא בסדר גודל גדול יו.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
הדפסה תלת-ממדית דורש מתאימים מאפייני rheological הידרוג הדיו. הדיו צמיגות גבוהה ידרוש בלחצים קיצוניים לשחול שלה בזמן צמיגות נמוכה דיו לא ישמור על צורתו לאחר שחול. צמיגות של הדיו הידרוג יכול להיות נשלט באמצעות הריכוז של החומרים. לעומת שלנו הקודם עבודה11, התוכן מוצק של הדיו הידרוג הוא גדל מ- 5.4 ל 9.9% wt וכתוצאה מכך דיו הידרוג מרוכזים אשר מסייע לשיפור הרזולוציה של לגרדום המודפס. זה עשוי לציין כי, בניגוד CNFs גמיש ארוך, רוד נוקשה כמו CNCs יכול לייצר דיו כשהתוכן מוצק גבוה יותר-צמיגות נתון עקב היעדרוי.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
המחברים אין לחשוף.
תודות
מחקר זה נתמך כלכלית על ידי קנוט וקרן אליס ולנברג (ולנברג עץ מרכז המדע), מועצת המחקר השבדי, VR (Bioheal, להחיות 2016-05709 ולא להחיות 2017-04254).
....הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מזרק 60 מ"ל | Structurהדפסת | ||
| חומצה אלגינית מלח נתרן | Sigma-Aldrich | 9005-38-3 | |
| סידן כלורי נטול מים | Sigma-Aldrich | 10043-52-4 | |
| מהדקים, שלושה שיניים, Talon | VWR | 241-0404 | 102 מ"מ, מהדק כוונון כפול, גדול, הארכת מהדק 127 מ"מ |
| Cura 2.4.0 | Ultimaker | תוכנת חיתוך חינמית | |
| Discov3ry Complete | Structur3D | Ultimaker 2+ משולבת עם מכבש הדבק Discov3ry | |
| ג'לטין מעור בקר | Sigma-Aldrich | 9000-70-8 | |
| תמיסת Glutaraldehyde 50 wt. % in H2O | Sigma-Aldrich | 111-30-8 | |
| הומוגנייזר | SPX | APV-2000 | |
| Instron 5960 | Instron | Instron 5960, אמבט ביופולס, תא עומס 100 N, 37 ו-deg; C, | |
| Physica MCR 301 ריאומטר | אנטון פאר | CP25-2-SN7617, גובה פער 0.05 מ"מ, 25 מעלות; C | |
| Sorvall Lynx 6000 צנטריפוגה | AB Ninolab | s/n 41881692 | F12-rotor (6x500 מ"ל) |
| זרבובית נירוסטה | Structur3D הדפסת | 800, 600 ו-400 ומיקרו; m | |
| thingsהפוך | MakerBot's | שיתוף והורדה של דברים להדפסה בתלת מימד בצורה של קבצי STL | |
| אולטרה סוניקציה | Qsonica, LLC | Q500 | |
| שבבי עץ לא קלוחים | אשוחית נורווגית (Picea abies) | תכולת חומר יבש של 50– 55% |
מקורות
- Moon, R. J., Martini, A., Nairn, J., Simonsen, J., Youngblood, J. Cellulose nanomaterials review: structure, properties and nanocomposites. Chemical Society Reviews. 40 (7), 3941-3994 (2011).
- Dufresne, A. Nanocellulose: a new ageless bionanomaterial. Materials Today.....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
