عملية صنع المجهرية ثلاثي الأبعاد باستخدام تبخير مكون قرباني
Summary
يتم استخدام التبخير من مكون (VaSC) عملية قرباني الى افتعال الهياكل الاوعية الدموية الدقيقة. يستخدم هذا الإجراء بولي الألياف حمض الذبيحه (اللاكتيك) لتشكيل microchannels جوفاء مع تحديد المواقع 3D هندسية دقيقة المقدمة من الليزر لوحات دليل مجهريا.
Abstract
هياكل الأوعية الدموية في النظم الطبيعية قادرون على توفير وسائل النقل الجماعي عالية من خلال المساحات السطحية العالية والهيكل الأمثل. قليلة الاصطناعية تقنيات تصنيع المواد هي قادرة على تقليد تعقيد هذه الهياكل مع الحفاظ على تطويره. وتبخير مكون (VaSC) عملية قرباني قادرة على القيام بذلك. هذه العملية تستخدم ألياف الذبيحه كقالب لتشكيل أجوف، أسطواني microchannels جزءا لا يتجزأ من داخل مصفوفة. القصدير (II) أكسالات (SnOx) مضمن ضمن بولي (اللبنيك) حمض (جيش التحرير الشعبى الصينى) الألياف التي تسهل استخدام هذه العملية. وSnOx يحفز التحلل من الألياف جيش التحرير الشعبى الصينى في درجات حرارة منخفضة. لمونومرات حامض اللبنيك هي الحالة الغازية في درجات الحرارة هذه، ويمكن إزالتها من المصفوفة المضمنة في درجات الحرارة التي لا تضر المصفوفة. هنا نعرض طريقة لمواءمة هذه الألياف باستخدام لوحات مجهريا وجهاز التوتير لخلق أنماط معقدة من ثلاثة الأبعاد microchannels المحتشدة.عملية تسمح للاستكشاف تقريبا أي ترتيب من الألياف طبولوجيا والهياكل.
Introduction
النظم الطبيعية استخدام شبكات الأوعية الدموية واسعة لتسهيل العديد من الوظائف البيولوجية. ويمكن تحقيق كفاءة النقل الجماعي في مثل هذه الأنظمة نظرا لمساحة سطحها عالية لنسب حجم وهياكل التعبئة الأمثل. في حين يمكن أن العديد من تقنيات تصنيع الهياكل الاصطناعية إنتاج الاوعية الدموية الدقيقة، ويمكن أيا إنتاج الأوعية الدموية الدقيقة على نطاق واسع مع الحفاظ على التعقيد والتوافق مع طرق التصنيع القائمة 1-5. هياكل مثل الرئة الطيور توفير مصدر إلهام. كيف نبتدع هياكل هذا التعقيد لتعزيز النقل الجماعي؟
وتبخير مكون قرباني (VaSC) يمكن أن تنتج على نطاق واسع، والهياكل الاوعية الدموية الدقيقة المعقدة 6-7. يستخدم هذا الأسلوب التحلل الحراري والتبخر إزالة بولي (اللبنيك) ألياف حمض لتشكيل قنوات جوفاء التي هي معكوس من القالب الألياف. هذا هو أسلوب الذبيحه متوافقة مع التصنيع القائمةالأساليب. متر طويلة، وأنماط متناهية أسطواني يمكن تشكيلها باستخدام هذه العملية تلفيق. وهذا يمكن أن تستخدم لخلق الأجهزة أوعية دموية مثل البوليمرات الشفاء الذاتي و 3D وحدة التقاط الكربون الاوعية الدموية الدقيقة 7-10.
كانت مستوحاة الوحدات التقاط الكربون من الرئة الطيور التي توفر نسبة غاز الصرف لوزن فعالة بسبب استخدامها في الرحلة. يتكون parabronchus من microchannels منقوشة hexagonally، التي تنص على ارتفاع معدلات تبادل الغازات والوحدات تبادل الغازات مستقرة من الناحية الهيكلية. من أجل إنشاء وحدات الصرف مع ميزات الميكروسكيل الانحياز في ثلاثة أبعاد، قمنا بتطوير طريقة التوتير مستقل الألياف باستخدام العرف مجلس التوتر مصممة مع المستقبلون الغيتار ولوحات الليزر مجهريا. يقام كل الألياف في مكان بالتوتر الخارجية ويتم تعيين نمط من وضع ثقوب في لوحة من خلالها تشغيل الألياف.
Protocol
Representative Results
Discussion
إدخال المحفز SnOx في الألياف جيش التحرير الشعبى الصينى تسمح للألياف ليزيل البلمرة في انخفاض درجة الحرارة. هذا يمنع تدهور الراتنج التضمين، في هذه الحالة PDMS. مطلوب المغزل مخصصة لخلط بشكل صحيح الحل العلاج (الشكل 5A). يتكون المغزل من ستة قضبان دعم المحيطة نواة مركز?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل من قبل AFOSR برنامج الباحث الصغير تحت FA9550-12-1-0352 وجائزة كلية غير مثبت 3M. فإن الكتاب أود أن أشكر Lalisa Stutts وجانين توم لمناقشة مفيدة تتعلق بهذا المشروع. المؤلفان بالشكر إلى مركز الميكروسكوب Calit2 ومرفق التحليل الطيفي ليزر في جامعة كاليفورنيا في ايرفين عن السماح باستخدام منشآتها. واعترف هودج هارلاند وUCI العلوم الفيزيائية ورشة ميكانيكا لصنع الأدوات. بولي (اللبنيك) ألياف حمض قدمت بسخاء من قبل تيجين حيدة.
Materials
| Reagent | |||
| Tin (II) oxalate | Sigma-Aldrich | 402761 | |
| Disperbyk 130 | BYK Additives & Instruments | ||
| Trifluoroethanol | Halocarbon | ||
| Malachite Green (technical grade) | Sigma-Aldrich | M6880 | |
| Sodium hydroxide (≥98%, pellets) | Sigma-Aldrich | S5881 | |
| Polydimethylsiloxane (PDMS) | Dow Corning | 3097358-1004 | Distributed from Ellsworth Adhesives |
| Poly(lactic) acid fibers | Teijin Monofilament | ||
| Material | |||
| RW 20 Digital Mixer | IKA | 3593001 | |
| Desiccator Jar | Pyrex | ||
| Vacuum Oven | Fisher Scientific | ||
| Third Hand | Jameco Electronics | 26690 | Plate holder |
| Glue Gun | Stanley | GR20L | |
| PLA Spindle | Custom made | ||
| Tensioning Board | Custom made |
References
- Bellan, L. M., Singh, S. P., Henderson, P. W., Porri, T. J., Craighead, H. G., Spector, J. A. Fabrication of an artificial 3-dimensional vascular network using sacrificial sugar structures. Soft Matter. 5 (7), 1354 (2009).
- Bellan, L. M., Strychalski, E. A., Craighead, H. G. Nano-channels fabricated in polydimethylsiloxane using sacrificial electrospun polyethylene oxide nanofibers. J. Vac. Sci. Technol. B Microelectron. Nanometer Struct. Process. Meas. Phenom. 26 (5), 1728 (2008).
- Borenstein, J. T., Weinberg, E. J., Orrick, B. K., Sundback, C., Kaazempur-Mofrad, M. R., Vacanti, J. P. Microfabrication of three-dimensional engineered Scaffolds. Tissue Eng. 13 (8), 1837-1844 (2007).
- Wu, H., Odom, T. W., Chiu, D. T., Whitesides, G. M. Fabrication of complex three-dimensional microchannel systems in PDMS. J. Am. Chem. Soc. 125 (2), 554-559 (2003).
- Trask, R. S., Bond, I. P. Biomimetic self-healing of advanced composite structures using hollow glass fibres. Smart Mater. Struct. 15 (3), 704-710 (2006).
- Dong, H., Esser-Kahn, A. P., et al. Chemical treatment of poly(lactic acid) fibers to enhance the rate of thermal depolymerization. ACS Appl. Mater. Interfaces. 4 (2), 503-509 (2012).
- Esser-Kahn, A. P., Thakre, P. R., et al. Three-dimensional microvascular fiber-reinforced composites. Adv. Mater. 23 (32), 3654-3658 (2011).
- White, S. R., Blaiszik, B. J., Kramer, S. L. B., Olugebefola, S. C., Moore, J. S., Sottos, N. R. Self-healing polymers and composites. Am. Sci. 99 (5), 392 (2011).
- Nguyen, D. T., Leho, Y. T., Esser-Kahn, A. P. A three-dimensional microvascular gas exchange unit for carbon dioxide capture. Lab Chip. 12 (7), 1246 (2012).
- Nguyen, D. T., Leho, Y. T., Esser-Kahn, A. P. The effect of membrane thickness on a microvascular gas exchange unit. Adv. Funct. Mater. , (2012).
