Caractérisation quantitative des propriétés de bio-encre photosensible liquide pour l’impression numérique continue basée sur le traitement de la lumière
Summary
Cette étude utilise la température et la composition des matériaux pour contrôler les propriétés de contrainte d’élasticité des fluides de contrainte d’élasticité. L’état solide de l’encre peut protéger la structure d’impression, et l’état liquide peut continuellement remplir la position d’impression, réalisant le traitement numérique de la lumière 3D d’encres biologiques extrêmement douces.
Abstract
La fabrication d’impression précise de bio-encres est une condition préalable à l’ingénierie tissulaire; la courbe de travail de Jacobs est l’outil permettant de déterminer les paramètres d’impression précis du traitement numérique de la lumière (DLP). Cependant, l’acquisition de courbes de travail gaspille des matériaux et nécessite une grande formabilité des matériaux, qui ne conviennent pas aux biomatériaux. En outre, la réduction de l’activité cellulaire due à des expositions multiples et l’échec de la formation structurelle dû à des positionnements répétés sont deux problèmes inévitables dans la bio-impression DLP conventionnelle. Ce travail introduit une nouvelle méthode d’obtention de la courbe de travail et le processus d’amélioration de la technologie d’impression DLP continue basée sur une telle courbe de travail. Cette méthode d’obtention de la courbe de travail est basée sur l’absorbance et les propriétés photorhéologiques des biomatériaux, qui ne dépendent pas de la formabilité des biomatériaux. Le processus d’impression DLP continu, obtenu en améliorant le processus d’impression en analysant la courbe de travail, augmente l’efficacité d’impression plus que décupler et améliore considérablement l’activité et la fonctionnalité des cellules, ce qui est bénéfique pour le développement de l’ingénierie tissulaire.
Introduction
L’ingénierie tissulaire1 est importante dans le domaine de la réparation d’organes. En raison du manque de don d’organes, certaines maladies, telles que l’insuffisance hépatique et l’insuffisance rénale, ne peuvent pas être bien guéries et de nombreux patients ne reçoivent pas de traitement en temps opportun2. Les organoïdes ayant la fonction requise des organes peuvent résoudre le problème causé par le manque de don d’organes. La construction des organoïdes dépend des progrès et du développement de la technologie de bio-impression3.
Par rapport à la bio-impression de type extrusion 4 et à la bioimpression à jet d’encre5, la vitesse d’impression et la précision d’impression de la méthodede bioimpression numérique par traitement de la lumière (DLP) sont plus élevées 6,7. Le module d’impression de la méthode d’extrusion est ligne par ligne, tandis que le module d’impression de la méthode de type jet d’encre est point par point, ce qui est moins efficace que le module d’impression couche par couche de la bio-impression DLP. L’exposition à la lumière ultraviolette (UV) modulée à une couche entière de matériau pour durcir une couche dans la bio-impression DLP et la taille des caractéristiques de l’image déterminent la précision de l’impression DLP. Cela rend la technologie DLP très efficace 8,9,10. En raison du surdurcissement de la lumière UV, la relation précise entre le temps de durcissement et la taille d’impression est importante pour la bio-impression DLP de haute précision. En outre, l’impression DLP continue est une modification de la méthode d’impression DLP qui peut grandement améliorer l’efficacité d’impression11,12,13. Pour l’impression DLP continue, les conditions d’impression précises sont les facteurs les plus importants.
La relation entre le temps de durcissement et la taille d’impression est appelée courbe de travail de Jacobs, qui est largement utilisée dans l’impression DLP14,15,16. La méthode traditionnelle pour obtenir la relation consiste à exposer le matériau pendant un certain temps et à mesurer l’épaisseur de durcissement pour obtenir un point de données sur le temps d’exposition et l’épaisseur de durcissement. En répétant cette opération au moins cinq fois et en ajustant les points de données, on obtient la courbe de travail de Jacobs. Cependant, cette méthode présente des inconvénients évidents; il doit consommer beaucoup de matériau pour réaliser le durcissement, les résultats dépendent fortement des conditions d’impression, les bio-encres utilisées dans la bio-impression DLP sont chères et rares, et la formabilité des bio-encres n’est généralement pas bonne, ce qui peut conduire à des mesures inexactes de l’épaisseur de durcissement.
Cet article fournit une nouvelle méthode pour obtenir la relation de durcissement en fonction des propriétés physiques de la bio-encre. L’utilisation de cette théorie permet d’optimiser l’impression DLP continue. Cette méthode peut être utilisée pour obtenir la relation de durcissement plus rapidement et avec plus de précision; le durcissement DLP continu peut donc être mieux déterminé.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les étapes critiques de ce protocole sont décrites à la section 2. Il est nécessaire d’unifier l’intensité lumineuse utilisée dans l’essai photorhéologique et l’intensité lumineuse d’impression dans les essais réels. L’équipement de test d’absorbance est la partie la plus importante. La forme de la chambre d’essai doit être la même que la zone photosensible de l’intensimètre lumineux. En raison des propriétés des matériaux qui changent continuellement pendant tout le processus d’exposi…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs remercient la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (subvention nos 12125205, 12072316 12132014) et la China Postdoctoral Science Foundation (subvention no 2022M712754) pour leur soutien.
Materials
| 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 |
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