연속 디지털 광 처리 기반 인쇄를 위한 액체 감광성 Bioink 특성의 정량적 특성 분석
Summary
이 연구는 항복 응력 유체의 항복 응력 특성을 제어하기 위해 온도 및 재료 조성을 사용합니다. 잉크의 고체 상태는 인쇄 구조를 보호 할 수 있으며 액체와 같은 상태는 인쇄 위치를 지속적으로 채울 수있어 매우 부드러운 바이오 잉크의 디지털 광 처리 3D 인쇄를 실현합니다.
Abstract
바이오잉크의 정밀한 프린팅 제조는 조직 공학의 전제 조건입니다. Jacobs 작업 곡선은 디지털 조명 처리(DLP)의 정확한 인쇄 매개변수를 결정하는 도구입니다. 그러나 작업 곡선을 획득하면 재료가 낭비되고 생체 재료에 적합하지 않은 재료의 높은 성형성이 필요합니다. 또한, 다중 노출로 인한 세포 활성의 감소와 반복적인 위치 지정으로 인한 구조적 형성의 실패는 모두 기존의 DLP 바이오프린팅에서 피할 수 없는 문제입니다. 이 작업은 작업 곡선을 얻는 새로운 방법과 이러한 작업 곡선을 기반으로 한 연속 DLP 인쇄 기술의 개선 프로세스를 소개합니다. 이 작업 곡선을 얻는 방법은 생체 재료의 성형성에 의존하지 않는 생체 재료의 흡광도 및 광 유변학적 특성을 기반으로 합니다. 작업 곡선을 분석하여 인쇄 공정을 개선하여 얻은 연속 DLP 인쇄 공정은 인쇄 효율을 10배 이상 높이고 세포의 활동과 기능을 크게 향상시켜 조직 공학의 발전에 도움이 됩니다.
Introduction
조직공학1 은 장기수복 분야에서 중요하다. 장기 기증이 부족하여 간부전, 신부전 등 일부 질환을 잘 치료할 수 없고, 제때 치료를 받지 못하는 환자도 많다2. 장기의 필수 기능을 가진 오가노이드는 장기 기증 부족으로 인한 문제를 해결할 수 있습니다. 오가노이드의 구성은 바이오프린팅 기술의 발전과 발전에 달려 있다3.
압출 형 바이오 프린팅 (4) 및 잉크젯 타입 바이오 프린팅 (5)과 비교하여 디지털 광 처리(DLP) 바이오 프린팅 방법의 인쇄 속도와 인쇄 정확도가 더 높습니다 6,7. 압출 방식의 인쇄 모듈은 라인 단위인 반면 잉크젯 방식의 인쇄 모듈은 도트 단위이므로 DLP 바이오프린팅의 레이어별 인쇄 모듈보다 효율성이 떨어집니다. DLP 바이오프린팅에서 레이어를 경화하기 위해 재료의 전체 레이어에 대한 변조된 자외선(UV) 광선 노출과 이미지의 피처 크기는 DLP 프린팅의 정확도를 결정합니다. 이것은 DLP 기술을 매우 효율적으로 만듭니다 8,9,10. UV 광선의 과경화로 인해 경화 시간과 인쇄 크기 간의 정확한 관계는 고정밀 DLP 바이오프린팅에 중요합니다. 또한, 연속 DLP 인쇄는 인쇄 효율(11,12,13)을 크게 향상시킬 수 있는 DLP 인쇄 방법의 변형이다. 연속 DLP 인쇄의 경우 정확한 인쇄 조건이 가장 중요한 요소입니다.
경화 시간과 인쇄 크기 사이의 관계를 Jacobs 작업 곡선이라고하며 DLP 인쇄14,15,16에 널리 사용됩니다. 관계를 구하는 전통적인 방법은 재료를 일정 시간 동안 노출하고 경화 두께를 측정하여 노출 시간과 경화 두께에 대한 데이터 포인트를 얻는 것입니다. 이 작업을 5회 이상 반복하고 데이터 포인트를 피팅하면 Jacobs 작업 곡선을 얻을 수 있습니다. 그러나 이 방법에는 명백한 단점이 있습니다. 경화를 달성하기 위해 많은 재료를 소비해야하며 결과는 인쇄 조건에 크게 의존하며 DLP 바이오 프린팅에 사용되는 바이오 잉크는 비싸고 드물며 바이오 잉크의 성형 성은 일반적으로 좋지 않아 경화 두께를 부정확하게 측정 할 수 있습니다.
이 기사는 바이오 잉크의 물리적 특성에 따른 경화 관계를 얻는 새로운 방법을 제공합니다. 이 이론을 사용하면 연속 DLP 인쇄를 최적화할 수 있습니다. 이 방법은 경화 관계를 보다 빠르고 정확하게 얻는 데 사용할 수 있습니다. 따라서 연속 DLP 경화를 더 잘 측정할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 프로토콜의 중요한 단계는 섹션 2에 설명되어 있습니다. 광유변학 시험에 사용된 광도와 실제 시험에서 인쇄 광도를 통일할 필요가 있습니다. 흡광도 시험 장비가 가장 중요한 부분입니다. 테스트 챔버의 모양은 광도 측정기의 감광성 영역과 동일해야 합니다. 전체 자외선 노출 과정에서 지속적으로 변하는 재료의 특성으로 인해 광도는 계속 변해야 합니다6. 수학식 1에서 액?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 중국 국립 자연 과학 재단(보조금 번호 12125205, 12072316, 12132014)과 중국 박사후 과학 재단(보조금 번호 2022M712754)의 지원에 감사드립니다.
Materials
| Brilliant Blue | Aladdin (Shanghai, China). | 6104-59-2 | |
| DLP software | Creation Workshop | N/A | |
| Lithium phenyl-2,4,6-trimethylbenzoylphosphinate | N/A | LAP; synthesized | |
| Light source | OmniCure | https://www.excelitas.com/product-category/omnicure-s-series-lamp-spot-uv-curing-systems | 365 nm |
| Polyethylene (glycol) diacrylate | Sigma-Aldrich | 455008 | PEGDA Mw ~700 |
| Rheometer | Anton Paar, Austria | MCR302 |
References
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