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当3D打印与静电纺丝相遇,会碰出怎样的火花呢?

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当3D打印与静电纺丝相遇,会碰出怎样的火花呢?

“3D打印”,这个概念,最近在艺术圈和科技圈都火了一波。只要在电脑上建立一个3D模型,就能分毫不差地得到想要的实物,简直就像哆啦A梦口袋里的黑科技!

而静电纺丝是一项能制备纳米级到微米级纤维的技术,相比于其他方法,该技术更加方便、简单、灵活,而且可以适用于大部分聚合物。静电纺纳米纤维膜具有比表面积大,孔隙率高等特点,已经得到了人们广泛的关注。

在静电纺丝行业,3D打印技术越来越受到人们的重视,研究者们开始思考如何将静电纺丝与3D打印相结合,成为一个整体。

3D打印软骨

澳大利亚昆士兰科技大学 DietmarW.Hutmacher教授团队介绍了如何利用生物相容性材料更为有效地修复人体组织,尤其是关节软骨。由于软骨既要有一定的机械强度又要有柔韧性,因此研究人员测试一种新的水凝胶和超细纤维支架合成材料,来可以改变此现状。

在2011年《Advanced Materials》上其第一次公开制备该技术。研究人员们使用了一种新的3D打印技术——熔体静电纺丝写入(melt electrospinning writing),这是一种使带电荷的聚合物熔体在静电场中形成射流来制备聚合物超细纤维的加工方法。

该方法有助于提供用于细胞生长的空间,同时对细胞所需的机械刚性也有一定的帮助。最终打印出的结构不仅能够实现自然愈合,而且对促进新组织的生长有帮助。这项革命性的基于静电纺丝原理的3D打印技术,为生物医学研究人员打开了大门。

3D打印仿生支架

生物打印的挑战很大程度上在于保持细胞存活——在大多数情况下,这些细胞需要一种结构来提供生存的稳定性,无论是在体内还是在实验室中。对于参与组织工程的科学家来说,关键是尽可能地模拟细胞外基质(ECM)。最近的发展趋势包括使用纤维网络制造支架,而静电纺丝则提供了一种成功的制造模式。

然而,由于静电纺丝过程中产生的纤维通常会导致孔尺寸不足和厚度低于“块状支架”的2D膜,因此也会出现挑战。这些障碍并没有阻止研究人员进行生物打印,正如本研究的作者一样,这些障碍已经引起了人们对进一步探索的关注。研究者们对此展开了一系列实验。

最终实验结果表明:由于纤维基复合油墨,3DP在潮湿状态下表现出良好的弹性,这明显优于用非纤维粉末制作的3D打印支架。最重要的是,新型支架与软骨细胞结合,在体内实现了令人满意的软骨再生和形状维持。

3D打印服装

目前用3D打印技术打印的衣服质感较硬,无法做贴身的衣物。传统的静电纺丝,一般使用高压电源,泰勒锥与接收平台之间的距离比较大,纺丝之后成为一团,难以控制其有序堆叠。

到目前,编者认为静电纺丝在3D打印柔性纤维材质衣服方面大有可为,通过改进静电纺丝装置,例如使用多个纺丝喷头,配置多种溶液同时纺丝,使用低压将纺丝喷头与成型平台之间的距离缩小,控制成型平台的精确运动,成型平台上增加阵列电路等方式,实现制作贴身穿的柔性衣物将指日可待。

当3D打印与静电纺丝相遇,会碰出怎样的火花呢?

当3D打印与静电纺丝相遇,会碰出怎样的火花呢?“3D打印”,这个概念,最近在艺术圈和科技圈都火了一波。只要在电脑上建立一个3D模型,就能分毫不差地得到想要的实物,简直就像哆啦A梦口袋里的黑科技!而静电纺丝是一项能制备纳米级到微米级纤维的技术,相比于其他方法,该技术更加方便、简单、灵活,而且可以适用于大部分聚合物。静电纺纳米纤维
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