تستخدم هذه الدراسة درجة الحرارة وتكوين المواد للتحكم في خصائص إجهاد الخضوع لسوائل إجهاد الخضوع. يمكن للحالة الصلبة الشبيهة بالحبر حماية هيكل الطباعة ، ويمكن للحالة الشبيهة بالسائل أن تملأ موضع الطباعة باستمرار ، مما يحقق الطباعة الرقمية 3D لمعالجة الضوء للأحبار الحيوية الناعمة للغاية.
يعد التصنيع الدقيق للطباعة للأحبار الحيوية شرطا أساسيا لهندسة الأنسجة. منحنى عمل جاكوبس هو أداة لتحديد معلمات الطباعة الدقيقة لمعالجة الضوء الرقمي (DLP). ومع ذلك ، فإن الحصول على منحنيات العمل يهدر المواد ويتطلب قابلية عالية للتشكيل للمواد ، والتي ليست مناسبة للمواد الحيوية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تقليل نشاط الخلية بسبب التعرضات المتعددة وفشل التكوين الهيكلي بسبب تحديد المواقع المتكرر كلاهما مشاكل لا مفر منها في الطباعة الحيوية التقليدية DLP. يقدم هذا العمل طريقة جديدة للحصول على منحنى العمل وعملية تحسين تقنية طباعة DLP المستمرة بناء على منحنى العمل هذا. تعتمد طريقة الحصول على منحنى العمل هذه على الامتصاص والخصائص الضوئية للمواد الحيوية ، والتي لا تعتمد على قابلية تشكيل المواد الحيوية. تزيد عملية طباعة DLP المستمرة ، التي تم الحصول عليها من تحسين عملية الطباعة من خلال تحليل منحنى العمل ، من كفاءة الطباعة بأكثر من عشرة أضعاف وتحسن بشكل كبير من نشاط الخلايا ووظائفها ، وهو أمر مفيد لتطوير هندسة الأنسجة.
هندسة الأنسجة1 مهمة في مجال إصلاح الأعضاء. بسبب نقص التبرع بالأعضاء ، لا يمكن علاج بعض الأمراض ، مثل فشل الكبد والفشل الكلوي ، بشكل جيد ، ولا يتلقى العديد من المرضى العلاج في الوقت المناسب2. المواد العضوية مع الوظيفة المطلوبة للأعضاء قد تحل المشكلة الناجمة عن عدم التبرع بالأعضاء. يعتمد بناء المواد العضوية على تقدم وتطوير تكنولوجيا الطباعة الحيوية3.
بالمقارنة مع الطباعة الحيوية من نوع البثق4 والطباعة الحيوية من نوع نفث الحبر5 ، فإن سرعة الطباعة ودقة الطباعة لطريقة الطباعة الحيوية لمعالجة الضوء الرقمي (DLP) أعلى 6,7. وحدة الطباعة لطريقة نوع البثق هي سطرا تلو الآخر ، في حين أن وحدة الطباعة لطريقة نفث الحبر هي نقطة تلو الأخرى ، وهي أقل كفاءة من وحدة الطباعة طبقة تلو الأخرى للطباعة الحيوية DLP. يحدد التعرض للأشعة فوق البنفسجية المعدلة (UV) لطبقة كاملة من المواد لعلاج طبقة في الطباعة الحيوية DLP وحجم ميزة الصورة دقة طباعة DLP. هذا يجعل تقنية DLP فعالة للغاية8،9،10. نظرا للتجاوز الزائد لضوء الأشعة فوق البنفسجية ، فإن العلاقة الدقيقة بين وقت المعالجة وحجم الطباعة مهمة للطباعة الحيوية DLP عالية الدقة. علاوة على ذلك ، تعد طباعة DLP المستمرة تعديلا لطريقة طباعة DLP التي يمكن أن تحسن بشكل كبير من كفاءة الطباعة11،12،13. بالنسبة لطباعة DLP المستمرة ، تعد ظروف الطباعة الدقيقة هي أهم العوامل.
تسمى العلاقة بين وقت المعالجة وحجم الطباعة منحنى عمل جاكوبس ، والذي يستخدم على نطاق واسع في طباعة DLP14،15،16. الطريقة التقليدية للحصول على العلاقة هي تعريض المادة لفترة معينة وقياس سمك المعالجة للحصول على نقطة بيانات حول وقت التعرض وسمك المعالجة. يؤدي تكرار هذه العملية خمس مرات على الأقل وتركيب نقاط البيانات إلى الحصول على منحنى عمل جاكوبس. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة لها عيوب واضحة. يحتاج إلى استهلاك الكثير من المواد لتحقيق المعالجة ، وتعتمد النتائج بشكل كبير على ظروف الطباعة ، والأحبار الحيوية المستخدمة في الطباعة الحيوية DLP باهظة الثمن ونادرة ، وعادة ما تكون قابلية تشكيل الأحبار الحيوية غير جيدة ، مما قد يؤدي إلى قياسات غير دقيقة لسمك المعالجة.
توفر هذه المقالة طريقة جديدة للحصول على علاقة المعالجة وفقا للخصائص الفيزيائية للحبر الحيوي. يمكن أن يؤدي استخدام هذه النظرية إلى تحسين طباعة DLP المستمرة. يمكن استخدام هذه الطريقة للحصول على علاقة المعالجة بسرعة ودقة أكبر ؛ وبالتالي يمكن تحديد المعالجة المستمرة ل DLP بشكل أفضل.
ويرد وصف للخطوات الحاسمة لهذا البروتوكول في القسم 2. من الضروري توحيد شدة الضوء المستخدمة في اختبار التصوير الضوئي وشدة ضوء الطباعة في الاختبارات الفعلية. معدات اختبار الامتصاص هي الجزء الأكثر أهمية. يجب أن يكون شكل غرفة الاختبار هو نفسه المنطقة الحساسة للضوء لمقياس شدة الضوء. نظرا لخصائص…
The authors have nothing to disclose.
يقر المؤلفون بامتنان بالدعم المقدم من المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (المنحة رقم 12125205 ، 12072316 ، 12132014) ، ومؤسسة علوم ما بعد الدكتوراه الصينية (رقم المنحة 2022M712754).
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 |