Các nhà khoa học tại Đại học Công nghệ Nanyang (NTU Singapore) đã tìm ra cách sử dụng phấn hoa hướng dương để phát triển vật liệu mực in 3D có thể được sử dụng để chế tạo các bộ phận hữu ích cho kỹ thuật mô, thử nghiệm độc tính và phân phối thuốc.

Loại mực chiết xuất từ ​​phấn hoa này vẫn giữ nguyên hình dạng khi đọng trên bề mặt, làm cho nó trở thành một loại mực thay thế khả thi cho các loại mực hiện đang được sử dụng để in 3D (còn được gọi là in sinh học) trong lĩnh vực y sinh. Loại mực như vậy thường mềm và mỏng, vì vậy khi máy in sinh học lắng cặn mực từng lớp, rất khó để duy trì hình dạng và cấu trúc 3D theo yêu cầu của sản phẩm cuối cùng.

Để minh họa chức năng của mực in 3D dựa trên phấn hoa của chúng, các nhà khoa học tại Đại học Công nghệ Nanyang ở Singapore đã in một “giàn giáo” mô sinh học. Các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm đã chỉ ra rằng nó thích hợp cho sự kết dính và tăng trưởng của tế bào, điều này rất cần thiết cho quá trình tái tạo mô.

Nhóm nghiên cứu cho biết cách sử dụng phấn hoa mới này đã được mô tả trong một bài báo khoa học trên trang bìa của tạp chí khoa học Advanced Function Materials, nhấn mạnh tiềm năng của nó như một giải pháp thay thế bền vững cho các loại mực in sinh học hiện nay.

Mực in 3D "thơm" là đây

Đồng tác giả của nghiên cứu, Giáo sư Cho Nam-Joon của Trường Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, NTU, nói rằng in sinh học có thể là một thách thức vì vật liệu mực được sử dụng thường quá mềm, có nghĩa là cấu trúc của sản phẩm dự kiến ​​sẽ bị sập trong quá trình in. . In. Bằng cách điều chỉnh các đặc tính cơ học của phấn hoa hướng dương, chúng tôi đã phát triển một loại mực lai dựa trên phấn hoa có thể được sử dụng để in các cấu trúc có tính toàn vẹn cấu trúc tốt. Việc sử dụng phấn hoa để in 3D là một thành tựu chính trong việc tạo ra các loại mực phấn hoa bền vững và giá cả phải chăng. Do có nhiều loại phấn hoa với kích thước, hình dạng và đặc điểm bề mặt khác nhau, nên huyền phù microgel phấn hoa có thể được sử dụng để tạo ra một loại vật liệu in 3D thân thiện với môi trường mới.

Đồng tác giả của nghiên cứu và trợ lý giáo sư Song Juha từ Trường Hóa học và Kỹ thuật Y sinh của NTU cho biết kết quả nghiên cứu của chúng tôi có thể mở ra cánh cửa mới cho các màng linh hoạt tùy chỉnh phù hợp hoàn hảo với các đường nét của da người, chẳng hạn như các miếng băng vết thương hoặc Mặt nạ. Loại phim mềm và dẻo như vậy thường được tạo ra dựa trên dạng hình học phẳng, vì vậy khi dán lên một vùng da rộng (như mặt hoặc khớp và các vùng thường xuyên di chuyển khác), nó sẽ gây ra các vấn đề như đứt gãy các lớp giữa hoặc kém phù hợp. Mực in 3D dựa trên phấn hoa có tính tương thích sinh học, tính linh hoạt và chi phí thấp. Chúng tôi có thể tạo ra một bộ phim phù hợp với đường nét của da người và có thể uốn cong mà không bị vỡ.

Nhóm nghiên cứu còn có trợ lý giáo sư Jang Taesik từ Đại học Chosun, Hàn Quốc.

Giáo sư Paul S. Weiss, Giáo sư xuất sắc về Hóa học và Hóa sinh, Kỹ thuật Sinh học, Khoa học Vật liệu và Kỹ thuật tại Đại học California, Los Angeles (người không tham gia nghiên cứu) nói rằng phấn hoa là một vật liệu nano sinh học bền vững và hấp dẫn với vô số sử dụng. Song, Cho và nhóm của họ hiện đang thêm nó vào một kho vũ khí có thể được chế tạo trên quy mô lớn hơn thông qua sản xuất phụ gia và in 3D bằng cách thêm nó vào mực in.

Tiến sĩ Jeffrey S. Glenn, giám đốc Trung tâm Kỹ thuật Viêm gan và Mô gan tại Trường Y Stanford (người không tham gia vào nghiên cứu), nói thêm rằng đây là một bài báo rất thú vị chứng minh khả năng của các cấu trúc tùy chỉnh in 3D trong sản xuất và Nguyên liệu liên tục, rẻ và không độc hại để cung cấp thuốc.

Cách phát triển mực lai dựa trên phấn hoa

Phương pháp in sinh học được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay là in sinh học dựa trên đùn, trong đó mực được phân phối liên tục từ các vòi phun và lắng đọng dọc theo một con đường được xác định kỹ thuật số để tạo ra cấu trúc 3D từng lớp.

Một trong những thách thức của phương pháp này là khó có thể giữ lại cấu trúc và hình dạng 3D của các vật liệu mềm và mỏng (chẳng hạn như hydrogel, tế bào và chất tạo màng sinh học) mà không có sự hỗ trợ bổ sung. Thông thường một cấu trúc được gọi là ma trận hỗ trợ được sử dụng, trong đó mực mềm được lắng đọng trong quá trình in. Tuy nhiên, điều này gây lãng phí vì ma trận hỗ trợ trở nên không sử dụng được sau khi in.

Trợ lý giáo sư Song nói rằng công việc nghiên cứu trước đây tập trung vào việc phát triển các loại mực sinh học đặc biệt để có khả năng lắng đọng và in hiệu quả bằng cách trộn hydrogel với sợi hoặc hạt. Nhược điểm chính của mực composite hydrogel này là đầu phun bị tắc, có hàm lượng sợi hoặc hạt cao hơn. Ngược lại, mực lai dựa trên phấn hoa mà chúng tôi phát triển có đủ độ bền cơ học để Duy trì cấu trúc của nó khi làm tắc nghẽn máy in.

Quá trình phát triển của loại mực lai dựa trên phấn hoa này bắt đầu bằng việc nuôi cấy phấn hoa hướng dương dai trong dung dịch kiềm, một quy trình thân thiện với môi trường tương tự như làm xà phòng, mất sáu giờ để hình thành các hạt phấn hoa microgel.

Sau đó trộn microgel phấn hoa với một hydrogel, chẳng hạn như alginate (một loại polymer tự nhiên thường thu được từ rong biển nâu) hoặc axit hyaluronic (một chất nhớt trong suốt do cơ thể sản xuất tự nhiên) để tạo thành mực lai phấn hoa-hydrogel.

Khung dựa trên phấn hoa để nuôi cấy tế bào và phân phối thuốc

Như một bằng chứng về khái niệm, các nhà khoa học đã in một giàn giáo kỹ thuật mô năm lớp trong 12 phút, có thể được sử dụng để nuôi cấy tế bào. Collagen sau đó được thêm vào giàn giáo để cung cấp các điểm neo, nơi các tế bào có thể bám vào và phát triển.

Sau đó, các nhà khoa học đã gieo hạt tế bào người trên giàn giáo và nhận thấy rằng hiệu suất gieo hạt tế bào của nó cao từ 96% đến 97%. Điều này có thể so sánh với hiệu suất của hydrogel tinh thể keo đảo ngược (ICC), được sử dụng rộng rãi làm nền nuôi cấy tế bào 3D, nhưng chúng tốn nhiều thời gian và công sức để sản xuất.

Cho rằng phấn hoa phản ứng với những thay đổi về độ pH – khi môi trường trở nên axit hoặc kiềm – nhóm NTU cũng đã kiểm tra tính khả thi của stent 3D như một hệ thống phân phối thuốc đáp ứng với kích thích. Khi nhỏ thuốc nhuộm đỏ huỳnh quang lên stent, các nhà khoa học nhận thấy rằng các hạt microgel phấn hoa dần dần giải phóng thuốc nhuộm vào trong stent. Số lượng và tốc độ giải phóng tăng lên khi bổ sung axit. Các nhà khoa học cho biết điều này cho thấy rằng các stent phấn hoa có thể được sử dụng như một hệ thống phân phối thuốc với sự giải phóng có kiểm soát. Giáo sư Cho cho biết: “Các hạt microgel phấn hoa có cấu trúc vỏ rỗng, có nghĩa là chúng có thể được sử dụng để mang thuốc, tế bào hoặc phân tử sinh học trong các nền tảng phân phối thuốc có cấu trúc 3D tùy chỉnh.

Theo quan điểm của các đặc tính đáp ứng kích thích của phấn hoa, các stent dựa trên phấn hoa cũng có thể được sử dụng làm chất vận chuyển thuốc thông minh. Ví dụ, chúng ta có thể làm chậm hơn nữa quá trình giải phóng thuốc alginate bằng cách phủ một lớp mỏng lên stent dựa trên phấn hoa, và kích thích sự giải phóng bằng cách đưa axit vào.

Cấu trúc hỗ trợ dựa trên phấn hoa cho mực in 3D mềm

Các nhà khoa học cũng đã phát hiện ra rằng các hạt microgel phấn hoa mềm và linh hoạt có nguồn gốc từ các hạt phấn hoa dai có thể được sử dụng như một ma trận hỗ trợ có thể tái chế để in 3D dạng tự do, trong đó mực mềm được lắng đọng. Khi mực được đóng rắn, ma trận hỗ trợ ngăn cấu trúc in không bị sụp đổ.

Để kiểm tra tính khả thi của phương pháp này, các nhà khoa học đã sử dụng microgel phấn hoa làm vật hỗ trợ để chế tạo lưới cao su silicone in 3D cho khuỷu tay, có thể duy trì hình dạng của lưới khuỷu tay trong quá trình in.

Sau khi đóng rắn sản phẩm in trong microgel phấn hoa ở 75 ° C (167 ° F) trong 24 giờ, các nhà khoa học phát hiện ra rằng lưới cao su silicone in 3D có thể thích ứng với độ cong của khuỷu tay người. Họ cũng phát hiện ra rằng các tính chất cơ học của các mẫu cao su silicone được in và đóng rắn trong ma trận hỗ trợ microgel phấn hoa tương tự như các đặc tính cơ học của các mẫu được làm bằng phương pháp đúc truyền thống.

Ứng dụng của phấn hoa trong lĩnh vực y sinh dựa trên việc nhóm nghiên cứu của NTU tái sử dụng các hạt phấn hoa (một nguồn tài nguyên tái tạo tự nhiên) như một loạt các vật liệu thay thế thân thiện với môi trường, từ giấy thân thiện với môi trường đến bọt biển phân hủy sinh học có thể ngâm thành chất ô nhiễm dầu.

Nghiên cứu này phù hợp với tham vọng nghiên cứu của Nantah trong kế hoạch chiến lược năm 2025, nhằm chuyển đổi phát minh và sáng tạo thành các kết quả nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế và chất lượng cuộc sống.

Hiện nhóm đang tìm cách cộng tác với ngành để cải thiện các đổi mới in 3D và quảng bá các ứng dụng thương mại của họ.

Liên kết đến bài viết này : Mực in 3D “thơm” là đây

Tuyên bố Tái bản: Nếu không có hướng dẫn đặc biệt, tất cả các bài viết trên trang web này là bản gốc. Vui lòng ghi rõ nguồn để tái bản: https: //www.cncmachiningptj.com/,thanks!


Mực in 3D "thơm" là đâyPTJ® cung cấp đầy đủ các Độ chính xác tùy chỉnh máy gia công cnc trung quốc Chứng nhận ISO 9001: 2015 & AS-9100. Độ chính xác nhanh 3, 4 và 5 trục Cơ khí CNC dịch vụ bao gồm xay xát, tấm kim loại theo thông số kỹ thuật của khách hàng, Có khả năng gia công các bộ phận bằng kim loại và nhựa với dung sai +/- 0.005 mm. cắt laser, khoan,đúc chết, kim loại tấm và dậpCung cấp nguyên mẫu, chạy sản xuất đầy đủ, hỗ trợ kỹ thuật và kiểm tra đầy đủ. ô tôhàng không vũ trụ, khuôn và vật cố định, ánh sáng dẫn,y khoa, xe đạp và người tiêu dùng thiết bị điện tử các ngành nghề. Giao hàng đúng hẹn. Hãy cho chúng tôi biết một chút về ngân sách dự án của bạn và thời gian giao hàng dự kiến. Chúng tôi sẽ cùng bạn lập chiến lược để cung cấp các dịch vụ hiệu quả nhất về chi phí nhằm giúp bạn đạt được mục tiêu của mình, Chào mừng bạn đến với Liên hệ với chúng tôi ( [email protected] ) trực tiếp cho dự án mới của bạn.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *