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新泽西州立大学使用EnvisionTEC3D

2020-05-22| 发布者: www.d83w.com | 查看: 652|原作者: 东部三维网

摘要:新泽西州立大学罗格斯分校的新泽西州生物材料中心(以下简称NJCBM)已经开发出用于组织再生和药物制剂的先进生物医学产品。NJCBM主任JoachimKohn博士说:“最先进的3D打印技术是这项成就的

新泽西州立大学罗格斯分校的新泽西州生物材料中心(以下简称NJCBM)已经开发出用于组织再生和药物制剂的先进生物医学产品。

NJCBM主任Joachim Kohn博士说:“最先进的3D打印技术是这项成就的关键部分。” “我们相信增材制造是生物材料领域的突破性技术之一。”特别是EnvisionTEC的3D生物绘图仪所提供的功能使我们能够创建原型植入物,其独特的架构无法通过其他任何方式完成。

整个应用案例视频简介

放弃手工方法和先进的研究技术

博士Cohen是博士后助理,他将中心的3D打印技术分为两类:

用于测试人类细胞如何与他们开发的特定生物聚合物相互作用的定制设备,并通过NJCBM探索以动物植入物为基础的临床研究,并从其他项目开始进行骨骼,软骨,牙齿和神经修复的研究。

Steel解释说:“对于我们的许多植入物,除了3D打印之外,没有其他方法可以制造这些东西。在一种情况下,在使用3D打印之前,植入物原型是由一群手工编织聚合物的学生制作的这种方法既费时又费力,但这是进入开放式组织和机构的唯一途径。

转换为3D打印方法可使此过程更快,更可重复。 EnvisionTEC 3D-Bioplotter生物打印机可以使聚合物在端口处链接在一起,并集成在打印平台的表面上,然后只需重新消毒即可。

Steel补充说,该中心的3D-Bioplotter生产机器在生产这些结构方面是独立的。 “其他许多3D打印机没有良好的控制,”“打印特殊的可植入聚合物,我们需要高温和高压才能打印出良好的单纤维,其他任何打印都无法达到相同水平,因此没有3D打印技术无法生产植入物。没有这台3D打印机,我们生产的可能性就较小。“

多种材料和多种应用

该团队还称赞Envision TEC 3D-Bioplotter在NJCBM的各种应用中能够处理多种材料的能力。 “我们每天打印不同的东西,有时需要使用该技术将材料组合成相同的结构。” 3D-Bioplotter用于NJCBM的所有领域,从骨骼支架和软骨再生到干细胞生物学,以及机器的日常可复制性。高用途包括使用最高温度为250摄氏度,背压为9巴(130 PSI)的熔融聚合物(商业或个人用)进行打印。

同时,NJCBM还可以打印3D打印有机硅和凝胶水凝胶,例如壳聚糖,胶原蛋白,明胶,藻酸和聚乙二醇。这些凝胶可以加载到活细胞上。这些水凝胶可以同时印刷为聚合物支架,以创建各种材料系统。它是NJCBM的主机,具有广泛的应用范围。斯蒂尔还解释说,NJCBM在该领域数十年来开发的生物聚合物已经产生了巨大的差异。 NJCBM创建了一系列独特的源自酪氨酸的生物聚合物,它们具有从不可降解到超速降解的不同降解特性。聚合物的机械性能也不同,具有超强和超强的配方,充分利用了3D-Bioplotter的性能。

斯蒂尔特别强调的一个例子是可植入的大脑探针涂层,由于将薄电极插入大脑而变得非常僵硬。插入后,它可能会超级降解,并且需要两个小时。探针裸露。

高精度和可重复性使创新的解决方案成为可能

NJCBM还依靠EnvisionTEC的极高精度(1微米的轴分辨率和0.03 mm的针感测分辨率)以创新的方式组合应用程序。在一个示例中,他们使用电纺亚微米无纺纤维毡(使用其酪氨酸衍生的聚合物之一),然后用简单的PCL直接印刷在其上,以创建增强的混合装置。

Steel说:“我们不仅使用Envision TEC打印实际植入或测试的支架,而且还使用有助于研究的设备。”

沿着类似的路线,NJCBM还结合了3D打印和喷枪技术,他们称之为分层打印。他们制造了亚微米纤维支架,该支架通过3D打印结构进行了增强,其中垫子的孔隙率低且强度低,这可以通过3D增强来克服。

这项技术的结合既需要NJCBM团队强调的准确性,又需要软件的灵活性。 NJCBM团队还一直强调在一次打印中去除和更换打印材料数十次的优势。

易于使用和高度控制

Steel说EnvisionTEC也非常可靠并且易于使用。 “例如,我可以让它通宵工作,但是其他3D打印机无法做到这一点。”

“我之所以喜欢这款打印机的另一个原因是它可以自动校准。校准流量,针位置和打印表面非常重要,因为即使高度相差50微米也会造成故障。EnvisionTEC的A内置的高度传感器可以自动运行校准。许多其他打印机都依靠用户校准,这就是为什么它速度慢,精度低的原因。EnvisionTEC的传感器和基于相机的自动校准是使其独特的另一个原因。

“我可以相信我的学生可以使用该打印机,因为它可靠,界面简单并且具有许多内置的安全措施以防止用户操作不正确。这绝对是打印机的领导者。它不会让您损坏它。

由于3D-Bioplotter可靠且易于使用,因此高度可控。斯蒂尔说,您可以自定义每种材料的所有打印参数。

“每个参数就像您向聚合物施加气压的方式一样,因为取决于熔融聚合物的粘弹性质,它可能需要几秒钟才能真正开始流动。消除压力后,它可能由于摩擦将需要几秒钟的时间才能停止流动。每种材料都可以根据独特的参数进行定制,这是相当不错的。

“ EnvisionTEC拥有一个自动程序,可以帮助您设置许多聚合物的参数。当我们开发新聚合物并且对打印方式知之甚少时,打印机可以轻松地帮助我们优化参数。

钢还解释说,许多聚合物会随着时间而降解,尤其是在高温下。因此,他赞赏EnvisionTEC技术可以跟踪使用特定样品的时间,并提醒操作员他们已经能够在料筒中添加新的聚合物,从而在相当长的时间内完成了工作。

“我们在工作中会密切注意这一点,因为我们知道降解性和热稳定性之间存在相互作用。我们对聚合物在高温下能持续多久保持警惕。” 。 “ EnvisionTEC软件技术使我们能够非常简单地执行此操作,有效地防止用户在指定的到期时间之外进行打印。”

该公司还很乐意为用户提供切片软件,以根据定制的CAD设计和/或医学图像生成STL文件并准备打印。斯蒂尔说,在大多数情况下,要打印的对象首先由外壳定义。因此,EnvisionTEC软件提供了一个简单的选项,可以创建一系列填充图案,这些填充图案可以根据需要定制以适应内部结构,刚度以及内部和外部孔隙率。

Steel说:“这种高度的控制能力以及将不同特性的材料组合成复杂几何形状的能力,使它向印刷复杂组织迈进了一步。”另一方面,“如果要打印一个弯月面,而不仅仅是定义马蹄形并使用自动填充器,我们实际上可以定义每个元素以实现所需的几何形状和机械特性。如果每个元素的位置是重要的是,您可以将其定义为详细程度。”

3D打印缓解了不断增长的劳动力需求

教育和劳动力发展是南京国民建委的一项新举措。利用该中心在州和联邦机构的广泛科学知识和财务支持,NJCBM正在制定一项生物制造和数字牙科劳动力培训计划,其中涉及3D打印和生物打印方面的培训。

NJCBM首席运营官兼劳动力发展计划负责人Sangya Varma博士表示,3D-Bioplotter设备的简单性和用户友好性意味着它是帮助该领域的新生学习的理想工具瓦尔玛说:“我的希望是使3D生物制造教育民主化。” “学生可以通过EnvisionTEC 3D-Bioplotter看到基于能力的课程的高端应用。”



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