Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Оптимизация параметров 3D-печати гидрогелем альгината натрия


https://doi.org/10.29235/1561-8358-2019-64-1-7-13

Полный текст:


Аннотация

С целью получения биологически совместимых объектов с механическими свойствами, близкими к живым тканям, проведена 3D-печать биосовместимым гидрогелем альгината натрия при комнатной температуре на модифицированном настольном 3D-принтере Up! Mini (производство PP3DP, Китай). Произведена замена стандартной печатающей головки на специальный экструдер-шприц для возможности экструзии гидрогеля, детали которого были изготовлены методом 3D-печати из ABS пластика. Из параметров были изменены стандартные скорости подачи материала и передвижения печатающей головки. Для точного воспроизведения размеров объектов методом 3D-печати из данного гидрогеля установлены следующие параметры: оптимальная концентрация альгината натрия (2,5 мас.%) в экструдируемом гидрогеле; состав «поддерживающей» желатиновой суспензии, которая фиксируется на печатном столике 3D-принтера и служит объемной поддержкой гидрогеля альгината натрия в процессе 3D-печати (10 г хлорида кальция CaCl2 и 13,5 г желатина типа А на 500 мл дистиллированной воды к обоим составам). Способ подготовки «поддерживающей» желатиновой суспензии включает перемешивание компонентов смеси, ее диспергирование при 9000 об/мин в течение 1 мин на диспергаторе IKA ULTRA-TURRAX T 25 digital, отстаивание при 4 °С в течение 4 ч, центрифугирование при 5500 об/мин в течение 3 мин, удаление супернатанта. Определены оптимальные скорость перемещения печатающей головки в процессе 3D-печати и скорость экструзии гидрогеля при формировании внешнего периметра печатающегося объекта (9–11 и 5 мм/с соответственно), а также скорость экструзии материала при формировании внутреннего заполнения модели (0,83 мм/с).

Об авторах

Е. М. Довыденко
Институт тепло- и массообмена имени А. В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси; Институт химии новых материалов Национальной академии наук Беларуси.
Беларусь

Аспирант; младший научный сотрудник.

ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск; ул. Ф. Скорины, 36, 220141, Минск.



В. Е. Агабеков
Институт химии новых материалов Национальной академии наук Беларуси.
Беларусь

Академик Национальной академии наук Беларуси, доктор химических наук, профессор, директор.

 ул. Ф. Скорины, 36, 220141, Минск.



С. А. Чижик
Институт тепло- и массообмена имени А. В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси; Президиум Национальной академии наук Беларуси.
Беларусь

Академик Национальной академии наук Беларуси, доктор технических наук, профессор, первый заместитель Председателя Президиума Национальной академии наук Беларуси; главный научный сотрудник.

пр. Независимости, 66, 220072, Минск; ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск.



Список литературы

1. Зотова, А. А. Актуальность применения 3D-принтеров в современной стоматологии / А. А. Зотова, К. Д. Вдовенко // Бюлл. мед. Интернет-конференций. – 2015. – Т. 5, вып. 11. – С. 1284.

2. Шустова, В. А. Применение 3D-технологий в ортопедической стоматологии / В. А. Шустова, М. А. Шустов. – СПб.: СпецЛит, 2016. – 159 с.

3. Выставка передовых технологий 3D-печати и сканирования [Электронный ресурс] // Медицина. – 2013–2017. – Режим доступа: https://3dexpo.ru/ru/recent-industry-news/meditsina/ – Дата доступа: 18.12.2017)

4. Тонкопленочные материалы на основе полисахаридов для клеточной инженерии / В. И. Куликовская [и др.] // Третий междисциплинарный молодежный научный форум «Новые материалы»: сб. материалов. – М., 2017. – С. 786–789.

5. Bendtsen, S. T. Development of a novel alginate‐polyvinyl alcohol‐hydroxyapatite hydrogel for 3D bioprinting bone tissue engineered scaffolds / S. T. Bendtsen, S. P. Quinnell, M. Wei // J. Biomed. Mater. Res. A. – 2017. – Vol. 105, iss. 5. – P. 1457–1468. https://doi.org/10.1002/jbm.a.36036

6. Self-assembled micro-organogels for 3D printing silicone structures / C. S. O’Bryan [et al.] // Science Advances. – 2017. – Vol. 3, N 5. – e1602800. https://doi.org/10.1126/sciadv.1602800

7. 3D Printing of Highly Stretchable and Tough Hydrogels into Complex, Cellularized Structures / S. Hong [et al.] // Advanced Materials. – 2015. – Vol. 27, iss. 27. – P. 4035–4040. https://doi.org/10.1002/adma.201501099

8. Three-dimensional printing of complex biological structures by freeform reversible embedding of suspended hydrogels / T. J. Hinton [et al.] // Sci. Adv. – 2015. – Vol. 1, iss. 9. – P. 1–10. https://doi.org/10.1126/sciadv.1500758

9. Хотимченко, Ю. С. Углеводные биополимеры для адресной доставки белковых препаратов, нуклеиновых кислот и полисахаридов / Ю. С Хотимченко // Тихоокеан. мед. журн. – 2014. – № 2. – С. 5–13.

10. Усов, А. И. Альгиновые кислоты и альгинаты: методы анализа, определения состава и установления строения / А. И. Усов // Успехи химии. – 1999. – Т.68, № 11. – С. 1051–1061.

11. Щипунов, Ю. А. Гомогенные альгинатные гели: фазовое поведение и реологические свойства / Ю. А. Щипунов, Е. Л. Конева, И. В. Постнова // Высокомолекулярные соединения. Сер. А. – 2002. – Т. 44, № 7. – С. 1201–1211.

12. Skjåk‐Bræk, G. Application of alginate gels in biotechnology and biomedicine / G. Skjåk‐Bræk, T. Espevik // Carbohydr. Eur. – 1996. – Vol. 14, № 19. – P. 237–242.

13. Немцева, М. П. Реологические свойства коллоидных систем :учеб. пособие / М. П. Немцева, Д. В. Филиппов, А. А. Федорова. – Иваново: ИГХТУ, 2016. – 61 с.


Дополнительные файлы

Просмотров: 116

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1561-8358 (Print)
ISSN 2524-244X (Online)