Multi simultané

5 juin 2023

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par International Journal of Extreme Manufacturing

Publiant dans la revue International Journal of Extreme Manufacturing, l'équipe dirigée par des chercheurs basés au State Key Laboratory of Fluid Power and Mechatronic Systems a déposé différents biomatériaux simultanément et précisément dans la région cédée du milieu d'enrobage avec plusieurs buses contrôlées individuellement.

Par rapport à la méthode d'impression séquentielle traditionnelle, la méthode d'impression développée pourrait contrôler le dépôt précis de bioink pour assurer la fidélité de position et la morphologie de la structure et améliorer la force de liaison entre les couches. La découverte pourrait offrir le potentiel d'être largement utilisée dans la fabrication de structures d'hétérogénéité avec des biomatériaux mous et des composites mous.

L'un des principaux chercheurs, le professeur agrégé Hongzhao Zhou, a commenté : « La technologie de bioimpression multi-matériaux offre différents choix de cellules et de biomatériaux pour la construction in vitro de structures hétérogènes qui peuvent être une meilleure représentation des tissus/organes naturels. La technologie d'impression intégrée fournit plus de possibilités pour imprimer divers matériaux sur des structures tridimensionnelles complexes."

Néanmoins, le milieu d'enrobage a une viscosité supérieure à l'air, ce qui affecterait plus significativement la position continue de la bioencre extrudée. La bioencre est déposée dans le milieu d'enrobage et conservée quasiment in situ. Il n'y a pas d'adhérence garantie entre les filaments adjacents. En raison du potentiel de construction de tissus in vitro avec plusieurs matériaux, il est vraiment important de contrôler le dépôt précis de l'encre dans le milieu d'enrobage pour construire des tissus hétérogènes.

Dans l'impression intégrée conventionnelle, une stratégie simple et couramment utilisée consiste à concevoir des filaments adjacents superposés dans l'espace pour garantir qu'ils peuvent être connectés les uns aux autres.

"La méthode de chevauchement s'est avérée efficace lors de l'impression de structures continues avec un seul matériau. Pour les structures complexes avec plusieurs matériaux, le chevauchement des filaments peut induire l'empilement et la compression incontrôlés des filaments adjacents et compromettre la répartition spatiale des différents matériaux dans l'imprimé. structure », a déclaré le premier auteur, le Dr Ziqi Gao.

« Dans notre travail, nous analysons la dynamique de la bioencre extrudée dans le milieu d'enrobage. Nous mélangeons uniformément des microsphères fluorescentes dans l'encre pour déterminer le contour des filaments imprimés, et imprimons les filaments simultanément dans le milieu d'enrobage avec différents paramètres d'impression. Nous pouvons comparer et vérifier les phénomènes expérimentaux avec les résultats des changements de paramètres clés dans l'analyse théorique. Cette nouvelle méthode d'impression peut réaliser une connexion horizontale entre les fils fins sous une large gamme de paramètres d'impression.

Le co-premier auteur, le professeur Jun Yin, a ajouté : "Grâce aux méthodes expérimentales ci-dessus, les effets des paramètres d'impression, notamment la vitesse d'impression, la rhéologie du support d'enrobage sur la morphologie 3D du filament imprimé, sont évalués quantitativement. Dans des conditions de vitesse d'impression élevée et de faible milieu d'enrobage de viscosité, les filaments imprimés simultanément présentent une grande précision et un rapport d'aspect proche de 1, qui peut s'adapter à la trajectoire de la tranche et nous permettre de fabriquer des microstructures.

"Une structure à paroi mince à double couche avec chaque couche inférieure à 200 μm a été imprimée. Il a été démontré que des modèles d'intestin et de foie pouvaient être imprimés. L'intestin a montré une structure similaire à la forme de pli circulaire de l'organe réel. Les deux tissus peuvent être réticulés et extraits du milieu d'enrobage sans altération ou délaminage significatifs."

"En outre, un test de pelage a été effectué pour étudier la force de liaison entre le spécimen imprimé simultanément, les résultats ont été comparés avec le spécimen imprimé coulé et séquentiel. Nous avons constaté que la force de liaison des échantillons par impression simultanée était significativement supérieure à celle des échantillons par impression séquentielle sous la même trajectoire. La méthode d'impression simultanée proposée a minimisé le risque de contamination du support d'enrobage pour l'impression 3D de structures multicouches et multi-matériaux. ."

L'équipe a étudié une méthode d'impression embarquée multi-matériaux prometteuse pour fabriquer des structures hétérogènes avec une grande précision et une bonne intégrité structurelle. Avec des biomatériaux mous et des composites mous, cette méthode peut être potentiellement utilisée pour la construction de modèle tissulaire in vitro.

Plus d'information: Ziqi Gao et al, Impression embarquée multi-matériaux simultanée pour structures hétérogènes 3D, International Journal of Extreme Manufacturing (2023). DOI : 10.1088/2631-7990/acd285

Fourni par International Journal of Extreme Manufacturing