پرینت سه بعدی هیدروژل دو شبکه ای با مقاومت فشاری
خلاصه
مقاله حاضر در خصوص استفاده از روش دو مرحله ای در پرینت سه بعدی هیدروژل دو شبکه ای در دمای اتاق با استفاده از پرینتر ارزان قیمت (300 دلار) می باشد. مواد تشکیل دهنده اولین شبکه دارای قابلیت پرینت سه بعدی بوده که با خروج از نازل و افزودن سیلیکات لایه ای توانایی برش پیدا می کند. بعد از تهیه پرینت آن را در معرض UV قرار داده سپس در مواد تشکیل دهنده دومین شبکه غوطه ور می سازند. در ادامه با تابش مجدد UV شبکه متخلخلی از پلی 2- آکریل آمید -2- متیل پروپان سولفونات و پلی آکریل آمید بدست می آید. با تغییر در میزان پلی آکریل آمید نسبت به کراس لینکرها رابطه بین سفتی و بیشترین میزان کشیدگی ژل را می توان به گونه ای تنظیم کرد تا قدرت متراکم سازی (9/61 مگاپاسکال) و ضریب کشسانی (44/0 مگاپاسکال) حاصل شود که مقادیر آنها بیشتر از مقادیر گزارش شده برای غضروف گاوی می باشد. بیشترین میزان متراکم سازی (5/93 مگاپاسکال) و کشیدگی (4/1 مگاپاسکال) ژل دو برابر میزانی است که برای ژل های پرینت شده سه بعدی قبلی گزارش شده بود، همچنین با غوطه ور سازی ژل در آب شکل خود را از دست نمی دهد. با انجام پرینت سه بعدی منیسک های صناعی که از تصاویر اشعه X دستگاه CT و از مدل آناتومیکی آنها بدست آمده است، می توانیم ایمپلنت های هیدروژلی تهیه شده از تصاویر سه بعدی را در بیماران به کار ببریم.
1- مقدمه
منیسک ها به عنوان شبکه ای از فیبرهای کلاژنی در هم تنیده شده هستند که به عنوان گیرنده فشار در زانو کارآیی دارند. پارگی منیسک ها از جمله آسیب های رایج زانو می باشد که سالانه بیش از 500.000 مورد را در ایالات متحده به خود اختصاص می دهد1 . پارگی شدید منیسکها اغلب بهبود نیافته و نیاز به جراحی پیدا می کنند. در بسیاری از این موارد منیسک داخلی تحت عملی که منیسکتومی نامیده می شود، خارج می گردد 2. بین سال های 2011-2005 تعداد 387.000 مورد عمل منیسکتومی در ایالات متحده انجام گرفته است 1.
ABSTRACT
This article demonstrates a two-step method to 3D print double network hydrogels at room temperature with a low-cost ($300) 3D printer. A first network precursor solution was made 3D printable via extrusion from a nozzle by adding a layered silicate to make it shear-thinning. After printing and UVcuring, objects were soaked in a second network precursor solution and UV-cured again to create interpenetrating networks of poly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonate) and polyacrylamide. By varying the ratio of polyacrylamide to cross-linker, the trade-off between stiffness and maximum elongation of the gel can be tuned to yield a compression strength and elastic modulus of 61.9 and 0.44 MPa, respectively, values that are greater than those reported for bovine cartilage. The maximum compressive (93.5 MPa) and tensile (1.4 MPa) strengths of the gel are twice that of previous 3D printed gels, and the gel does not deform after it is soaked in water. By 3D printing a synthetic meniscus from an X-ray computed tomography image of an anatomical model, we demonstrate the potential to customize hydrogel implants based on 3D images of a patient’s anatomy.
1. INTRODUCTION
The meniscus, a network of tightly woven collagen fibers, serves as a shock absorber for the knee. A meniscal tear is among the most common knee injuries with more than 500,000 reported in the United States annually.1 Serious tears in the meniscus often do not heal and require surgery to repair. For the most severe tears, the entire meniscus is removed in a process known as a meniscectomy.2 Between 2005 and 2011, 387,000 meniscectomies were performed in the United States.1
خلاصه
1- مقدمه
2- مواد و روش ها
2-1 آماده سازی محلول های پیش ساز هیدروژل
2-2 پرینت سه بعدی هیدروژل دو شبکه ای
2-3 توصیف خواص مکانیکی
3- نتایج و بحث
3-1 پرینت سه بعدی هیدروژل دو شبکه
3-2 بهینه سازی ویسکوزیته محلول AMPS برای تهیه پرینت
3-3 پرینت سه بعدی هیدروژل دو شبکه ای
3-4 ویژگی تنشی هیدروژل دو شبکه ای
3-5 ویژگی های تراکم هیدروژل دو شبکه ای
3-6 مقایسه هیدروژل های سخت و غضروف گاوی پرینت شده سه بعدی
4- نتیجه گیری
محتوای مرتبط
منابع
ABSTRACT
1. INTRODUCTION
2. MATERIALS AND METHODS
2.1. Preparation of Hydrogel Precursor Solutions
2.2. 3D Printing of the DN Hydrogel
2.3. Mechanical Characterization
3. RESULTS AND DISCUSSION
3.1. 3D Printing of Double Network Hydrogel
3.2. Optimizing the Viscosity of AMPS Solution for Printability
3.3. 3D Printing of the DN Hydrogel
3.4. Tensile Characteristics of the DN Hydrogel
3.5. Compression Characteristics of DN Hydrogel
3.6. Comparison of 3D Printed Tough Hydrogels and Bovine Cartilage
4. CONCLUSIONS
ASSOCIATED CONTENT
REFERENCES
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه