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另辟蹊径的TPU材料,通过FDM工艺造组织支架

2017-06-20

另辟蹊径的TPU材料,通过FDM工艺造组织支架


    提起热塑性聚氨酯(TPU),我们很容易将这种材料与制鞋业联系到一起,TPU的承载能力、抗冲击性及减震性能突出,所以非常适合用来制作垒球鞋、棒球鞋、高尔夫球鞋、足球鞋鞋底及鞋前掌。不过,科学家们对TPU的看法可不局限于此。

  通过使用FMD熔融挤出技术,伦敦大学学院的Achala de Mel博士和她的研究团队3D打印了各种塑料管状结构,可用于培养身体内的细胞组织。

  通过这种方法,伦敦大学学院的研究人员将实验室细胞培养的整体方法概念化,尤其是他们通过FDM这种3D打印工艺开创了经济性的细胞组织培养方法,使得研究和患者护理领域不再那么昂贵和高不可攀。

  虽然不像PLA那样常用,伦敦大学学院这个项目的研究重点是热塑性聚氨酯(TPU)。因为其独特的可塑性和弹性质量,TPU被科学家们认为是可行的一种材料。

  在3D打印机方面,科学家们选择的是市售的两种商业机器:Sharebot Next Generation和Rokit 3Dison Multi,价格在1,850美元到1,990美元之间。

  科学家们使用Blender,Slic3r和Makerbot切片软件创建了培养支架的CAD模型。

  通过特别调整的TPU材料,Achala de Mel博士的实验室研究人员证明了快速制造各种不同管状支架的能力。这些管状支架具有不同直径和厚度,其管状弹性结构是许多器官的共同结构特征。

  这些管内的填充物被设计为细胞支架,用来支持细胞生长。支架可以设计成为细胞提供物理性质,例如刚性差异,几何形状,表面粗糙度和各向异性。细胞可以感知这些差异,并响应其增殖的变化。

  Achala de Mel博士发现3D打印允许在支架内创建多重组合(传统制造方法很难达到如此高效和可重复性),从而科学家们可以通过大量的实验获得关于细胞对于不同的3D打印支架结构反应的信息,这些大数据以便工程师进行详尽的分析,从而可以选择更加合适的3D打印设计来生产支架,以达到预期的细胞反应。

  在每个3D打印管状支架的实例中,研究人员测试不同的大小和填充结构,以找到最适合于重建骨孔隙度的结构,因此有利于血管向内生长。