त्रि-आयामी पॉलिमरिक प्रिंटिंग पाउडर के माध्यम से केशिका प्रवाह की मितव्ययी इमेजिंग तकनीक
Summary
प्रस्तावित तकनीक एक पैक पाउडर बेड के माध्यम से द्रव प्रवाह की इमेजिंग के लिए एक नया, कुशल, मितव्ययी और गैर-इनवेसिव दृष्टिकोण प्रदान करेगी, जिससे उच्च स्थानिक और अस्थायी रिज़ॉल्यूशन प्राप्त होगा।
Abstract
नैनोकणों सहित आणविक और कोलाइडल परिवहन की नई इमेजिंग तकनीकों का विकास, माइक्रोफ्लुइडिक और मिलिफ्लुइडिक अध्ययनों में सक्रिय जांच का एक क्षेत्र है। त्रि-आयामी (3 डी) प्रिंटिंग के आगमन के साथ, सामग्री का एक नया डोमेन उभरा है, जिससे नए पॉलिमर की मांग बढ़ गई है। विशेष रूप से, एक माइक्रोन के क्रम पर औसत कण आकार के साथ बहुलक पाउडर, अकादमिक और औद्योगिक समुदायों से बढ़ती रुचि का अनुभव कर रहे हैं। मेसोस्कोपिक से माइक्रोस्कोपिक लंबाई तराजू पर सामग्री ट्यूनेबिलिटी को नियंत्रित करने से अभिनव सामग्री विकसित करने के अवसर पैदा होते हैं, जैसे कि ढाल सामग्री। हाल ही में, माइक्रोन आकार के बहुलक पाउडर की आवश्यकता बढ़ रही है, क्योंकि सामग्री के लिए स्पष्ट अनुप्रयोग विकसित हो रहे हैं। त्रि-आयामी मुद्रण नए अनुप्रयोगों के लिए सीधे लिंक के साथ एक उच्च-थ्रूपुट प्रक्रिया प्रदान करता है, जो एक मेसोस्केल पर फिजियो-केमिकल और परिवहन इंटरैक्शन में जांच करता है। इस लेख में चर्चा किए गए प्रोटोकॉल पैक पाउडर बेड में द्रव प्रवाह की छवि बनाने के लिए एक गैर-इनवेसिव तकनीक प्रदान करता है, जो मोबाइल तकनीक का लाभ उठाते हुए उच्च अस्थायी और स्थानिक रिज़ॉल्यूशन प्रदान करता है जो मोबाइल उपकरणों से आसानी से उपलब्ध है, जैसे कि स्मार्टफोन। एक सामान्य मोबाइल डिवाइस का उपयोग करके, इमेजिंग लागत जो आमतौर पर ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप से जुड़ी होती है, समाप्त हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप मितव्ययी-विज्ञान दृष्टिकोण होता है। प्रस्तावित प्रोटोकॉल ने तरल पदार्थ और पाउडर के विभिन्न प्रकार के संयोजनों को सफलतापूर्वक चित्रित किया है, जिससे जल्दी से इमेजिंग के लिए एक नैदानिक मंच बनाया गया है और तरल पदार्थ और पाउडर के इष्टतम संयोजन की पहचान की गई है।
Introduction
पाउडर मीडिया में इंकजेट-आधारित बाइंडर जेटिंग एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (3 डी प्रिंटिंग) में एक महत्वपूर्ण तकनीक का प्रतिनिधित्व करता है। बाइंडर जेटिंग प्रक्रिया स्कैनिंग इंकजेट प्रिंटिंग प्रक्रिया का उपयोग करके पाउडर मीडिया में कार्यात्मक तरल पदार्थ के जमाव के साथ शुरू होती है। विशेष रूप से, एक इंकजेट प्रिंट हेड पाउडर की सतह पर अनुवाद करता है, तरल बाइंडिंग एजेंट को पाउडर की सतह पर जमा करता है, और इस तरह परत-दर-परत फैशन1 में एक ठोस हिस्सा बनाता है। इंकजेट-आधारित बाइंडर जेटिंग प्रौद्योगिकियों में आम तौर पर रेत, धातु पाउडर और बहुलक पाउडर शामिल होते हैं। हालांकि, बाइंडर जेटिंग में सामग्री के स्थान का विस्तार करने के लिए, द्रव-पाउडर और पाउडर-पाउडर इंटरैक्शन, ट्राइबोलॉजी, पाउडर पैकिंग घनत्व और कण एकत्रीकरण की जांच के लिए एक मौलिक दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है। विशेष रूप से, द्रव-पाउडर इंटरैक्शन के लिए, वास्तविक समय में पाउडर बेड के माध्यम से द्रव प्रवाह की छवि बनाने की क्षमता के लिए एक महत्वपूर्ण आवश्यकता मौजूद है। यह शोधकर्ताओं के लिए एक लक्षण वर्णन तकनीक के रूप में और संभावित रूप से तरल पदार्थ और पाउडर 2,3,4 के विभिन्न संयोजनों के लिए स्क्रीनिंग विधि के रूप में शामिल करने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण होने का वादा करता है, साथ ही अधिक जटिल सिस्टम, जैसे कि कंक्रीट 3 डी-प्रिंटिंग सिस्टम जो कण-बिस्तर विधियों का उपयोग करते हैं।
नैनोकणों सहित आणविक और कोलाइडल परिवहन की नई इमेजिंग तकनीकों का विकास, माइक्रोफ्लुइडिक और मिलीफ्लुइडिक अध्ययनों में जांच का एक सक्रिय क्षेत्र है। इमेजिंग तकनीकों द्वारा इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन की जांच करना चुनौतीपूर्ण हो सकता है, क्योंकि असंतृप्त और अस्थिर द्रव प्रवाह की स्थितियों के तहत इस प्रकार की बातचीत की जांच करने के लिए बहुत कम काम किया गया है। साहित्य में रिपोर्ट किए गए कई अध्ययनों ने संतृप्त, पूर्व-गीले, छिद्रपूर्ण मीडिया पर ध्यान केंद्रित किया है, जैसे कि ग्लास बीड 5,6,7,8,9,10,11,12 और मिट्टी 13,14,15,16,17,18 . यह तकनीक एक गैर-इनवेसिव दृष्टिकोण प्रदान करती है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च अस्थायी और स्थानिक संकल्प 2,3,4,19 होता है। इसके अलावा, विकसित तकनीक विभिन्न प्रकार के छिद्रपूर्ण मीडिया में नैनो-स्केल और माइक्रोन-स्केल कण परिवहन को चिह्नित करने और मात्रा निर्धारित करने के लिए एक नई विधि प्रदान करती है, जो बहुलक पाउडर पर ध्यान केंद्रित करती है।
प्रस्तावित तकनीक कण आयामों के साथ छिद्रपूर्ण बहुलक मीडिया के माध्यम से असंतृप्त, अस्थिर द्रव परिवहन को रिकॉर्ड करने के लिए एक मोबाइल डिवाइस का उपयोग करती है जो 3 डी प्रिंटिंग सिस्टम में उपयोग किए जाने वाले पाउडर के प्रतिनिधि हैं जो द्रव पाउडर-बेड संलयन प्रौद्योगिकियों का उपयोग करते हैं। यह तकनीक फायदेमंद है क्योंकि प्रवाह कोशिकाएं लागत प्रभावी, पुन: प्रयोज्य, छोटी और आसानी से संभाली जाती हैं, जो मितव्ययी विज्ञान के प्रमुख पहलुओं को दर्शाती हैं। एक क्षेत्र अध्ययन में इन सरल प्रयोगों को लागू करने की क्षमता बहुत सरल है, जो ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी में आवश्यक जटिलताओं, लागत और समय को समाप्त करती है। सेटअप बनाने में आसानी, त्वरित परिणामों तक पहुंच और नमूना आवश्यकताओं की न्यूनतम संख्या को देखते हुए, यह तकनीक नैदानिक स्क्रीनिंग के लिए एक इष्टतम मंच है।
Protocol
Representative Results
Discussion
प्रदान किया गया प्रोटोकॉल चुने गए कणों की भौतिक विशेषताओं पर अत्यधिक निर्भर है। प्रवाह को प्रभावित करने वाले भौतिक गुणों में कण आकार वितरण 2,3,4,5,11,21, कण सतह खुरदरापन </s…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
कोई नहीं।
Materials
| µ-Slide I Luer | ibidi | 80191 | Microfluidic flow cell |
| Beaker | Southern Labware | BG1000-800 | Glassware |
| CALIBRE 301-58 LT Natural Polycarbonate Resin | TRINSEO LLC | CALIBRETM 301-58 LT | Natural polycarbonate resin |
| Ethanol | Sigma Aldrich | 1.00983 | Solvent |
| Fume Hood | Kewaunee | Supreme Air LV Fume Hoods | Used with 92 FPM at 18" opening |
| iPhone 7 plus | Apple | Camera | |
| Opaque 3D printed material | The CAD drawing is provided in the supplemental file | ||
| ORGASOL 2002 ES 6 NAT 3 | ARKEMA | A12135 | Polyamide powder |
| Pipet | VWR | 10754-268 | Disposable Transfer Pipet |
| Pipette | Globe Scientific Inc. | 3301-200 | Pipette that can hold 125 µL of fluid |
| Polystyrene | Advanced Laser Materials, LLC. | PS200 | Polystyrene for sintering |
| Tracker | Video analysis and modeling tool | ||
| VariQuest 100 White Light Model 3-3700 | FOTODYNE | 3-3700 | White light |
| Water | Distilled water |
References
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