Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.

Yöntem makalesi

3D gözenekli selüloz Nanocomposite hidrojel iskele baskılı

9.4K görüntülenme

⸱

DOI:

10.3791/59401

⸱

24 Nisan 2019

 , 

Bu makalede

Özet

Bu protokol üç kritik adım gelişmekte olan i) doğru kompozisyon ve 3D II) İskele çeşitli yazdırma selüloz hidrojel mürekkep tutarlılığını gözenek yapıları durumu iyi sadakat ve boyutları ve III) gösterimi ile kıkırdak rejenerasyon için benzetimli vücut koşullarda mekanik özellikleri.

Özet

Bu eser gözenekli kübik iskele selüloz nanocomposite hidrojel mürekkep, kontrollü gözenek yapısı ve mekanik özellikleri kullanarak üretmek için üç boyutlu (3D) baskı kullanımı gösterilmiştir. Selüloz nanocrystals (CNCs, 69.62 wt %) matris (sodyum aljinat ve jelatin) tabanlı hidrojel mürekkeple geliştirilmiştir ve İskele düzgün ve degrade gözenek yapısı (110-1100 µm) ile içine 3D yazdırılır. İskele gösterdi sıkıştırma modülü 0,20-0.45 aralığında test zaman MPa (37 ° C'de distile suda) içinde vivo koşulları simüle. Gözenek boyutları ve kıkırdak rejenerasyon uygulamalar için gereken gereksinimleri ile uyumlu 3D iskele sıkıştırma modülü. Bu eser mürekkep tutarlılığını öncüleri konsantrasyon tarafından kontrol edilebilir ve porozite 3D yazdırma işlemi tarafından kontrol edilebilir ve bu faktörlerin her ikisi de karşılığında mekanik tanımlar gösterir 3D özellikleri yazdırılan gözenekli hidrojel iskele. Bu işlem yöntemi bu nedenle hastalar belirli ihtiyaçlarına göre yapısal olarak ve bileşimsel özelleştirilmiş iskele imal için kullanılabilir.

Giriş

Selüloz (1-4) bağlantılı D-glikoz birimleri β doğrusal zincirine oluşan bir polisakkarit olan. Bu dünyadaki en bol doğal polimer ve kaynakları, deniz hayvanları (örneğin, tunicates), bitkiler (örneğin, ahşap, pamuk, buğday samanı) ve yosun (örneğin, Valonia), mantar ve hatta amip (protozoa gibi bakteriyel kaynakları da dahil olmak üzere çeşitli elde edilir )1,2. Selüloz nanofibers (CNF) ve selüloz nanocrystals (CNC) Nano üzerinde en az bir boyut mekanik bakımları ve selüloz gelen asit hidroliz yoluyla elde edilir. Onlar sadece selüloz, kimyasal değişiklik, düşük toksisite, Biyouyumluluk, biyolojik olarak parça....

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

1. kara filmin tarih öncesi hazırlanması

  1. Selüloz nanocrystals süspansiyon hazırlanması
    Not: Selüloz nanocrystals yalıtım Mathew tarafından bildirilen yordamına uygun olarak yapılır ve ark30.
    1. Seyreltik 17 wt % askıya ekleyerek 2 wt % selüloz nanocrystals iyice ultra sonication ve kullanımı daha küçük toplu (250-300 mL) etkili karıştırma için 2 L. karışımının toplam hacmi yapmak için su distile.
    2. Sonified süspansiyon homogenizer üzerinden 10 kat 500-600 bar basınçta geçmek. Bu noktada, 2 wt % selüloz nanocrystals kalın bir şeffaf jel elde edilir.
    3. 11 wt % 24.500 x g 1.5 h. arasında her 30 dk. dışa....

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Dayalı CNCs nanocomposite hidrojel mürekkep davranış (Şekil 2bir) inceltme güçlü Newton bükme gösterir. Beş büyüklük 50 s-1 (≈50 s-1 tipik makaslama oranı 3D yazdırma sırasında deneyimli olmak) kesme hızında 22.60 Pa.s değerine göre belirgin viskozite 1,55 × 105 Pa.s düşük kesme hızında (0,001 s-1) damla31 . Hidrojel mürekkep depolama modülü G viskoelastik katı davranış sergileyen ' (4,42 × 107 Pa.......

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

3D baskı hidrojel mürekkebin uygun rheological özellikleri gerektirir. Düşük viskozite mürekkep şekli ekstrüzyon sonra korumak değil iken yüksek viskozite mürekkep, ekstrüzyon için aşırı basınç gerektirir. Tüm hidrojel mürekkebin viskozite malzemeyi konsantrasyon denetlenebilir. Bizim önceki çalışma11ile karşılaştırıldığında, yazdırılan iskele çözümlemesini geliştirmek için yardımcı olan konsantre hidrojel mürekkeple kaynaklanan 9.9 wt % 5.4 hidrojel mürekkep katı içeriği artar. Uzun esnek CNFs fa.......

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarlar ifşa gerek yok.

Teşekkürler

Bu çalışmada mali Knut ve Alice Wallenberg Vakfı (Wallenberg ahşap Bilim Merkezi), İsveçli Araştırma Konseyi, VR (Bioheal, DNR 2016-05709 ve DNR 2017-04254) tarafından desteklenmektedir.

....

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
60 mL şırıngaStructur3D Baskı
Aljinik asit sodyum tuzuSigma-Aldrich9005-38-3
Susuz kalsiyum klorürSigma-Aldrich10043-52-4
Kelepçeler, üç çatallı, TalonVWR241-0404102 mm, Çift ayar kelepçesi, büyük, kelepçe uzatması 127 mm
Cura 2.4.0UltimakerÜcretsiz dilimleme yazılımı
Discov3ry CompleteStructur3D BaskıUltimaker 2+ 3D yazıcı, Discov3ry macun ekstruder ile entegre
Sığır derisinden elde edilen jelatinSigma-Aldrich9000-70-8
Glutaraldehit çözeltisi ağırlıkça % 50 H2OSigma-Aldrich111-30-8
homojenizatörSPXAPV-2000
Instron 5960 InstronInstron 5960, Biopuls Banyosu, 100 N yük hücresi, 37 & C,
Physica MCR 301 reometreAnton PaarCP25-2-SN7617, boşluk yüksekliği 0,05 mm, 25 & C
Sorvall Lynx 6000 santrifüjAB Ninolabs/n 41881692F12 rotorlu (6x500 ml)
paslanmaz çelik nozulStructur3D Baskı800, 600 ve 400 &mikro; m
şeylertersMakerBot's  stl dosyaları şeklinde 3D yazdırılabilir şeyler paylaşma ve indirme
ultrasonica, LLCQ500
Kabuksuz talaşNorveç ladin (Picea abies)kuru madde içeriği 50 – %55

Kaynaklar

  1. 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).
  2. Dufresne, A. Nanocellulose: a new ageless bionanomaterial. Materials Today.....

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Daha fazla makale keşfet

3B YazdırmaHidrojel İskeleSelüloz NanokristallerGözenekli YapıMekanik ÖzelliklerKıkırdak RejenerasyonuBasınç TestiDilimleme YazılımıNozul HareketiKalsiyum Klorür