دانلود ترجمه مقاله چاپ سه بعدی هیدروژل دو شبکه ای (ACS 2017) (ترجمه ویژه – طلایی ⭐️⭐️⭐️)

چاپ سه بعدی هیدروژل دو شبکه ای با توانایی فشرده سازی و ضریب الاستیک بالاتر از غضروف

3D Printing of a Double Network Hydrogel with a Compression Strength and Elastic Modulus Greater than those of Cartilage

خلاصه

1- مقدمه

2- مواد و روش ها

2-1- آماده سازی محلول های پیش ساز هیدروژل

2-2- پرینت سه بعدی هیدروژل دو شبکه ای

2-3- توصیف خواص مکانیکی

3- نتایج و بحث

3-1- پرینت سه بعدی هیدروژل دو شبکه

3-2- بهینه سازی ویسکوزیته محلول AMPS برای تهیه پرینت

3-3- پرینت سه بعدی هیدروژل دو شبکه ای

3-4- ویژگی تنشی هیدروژل دو شبکه ای

3-5- ویژگی های تراکم هیدروژل دو شبکه ای

3-6- مقایسه هیدروژل های سخت و غضروف گاوی پرینت شده سه بعدی

4- نتیجه گیری

محتوای مرتبط

منابع

چکیده

مقاله حاضر در خصوص استفاده از روش دو مرحله ای در پرینت سه بعدی هیدروژل دو شبکه ای در دمای اتاق با استفاده از پرینتر ارزان قیمت (300 دلار) می باشد. مواد تشکیل دهنده اولین شبکه دارای قابلیت پرینت سه بعدی بوده که با خروج از نازل و افزودن سیلیکات لایه ای توانایی برش پیدا می کند. بعد از تهیه پرینت آن را در معرض UV قرار داده سپس در مواد تشکیل دهنده دومین شبکه غوطه ور می سازند. در ادامه با تابش مجدد UV شبکه متخلخلی از پلی 2- آکریل آمید -2- متیل پروپان سولفونات و پلی آکریل آمید بدست می آید. با تغییر در میزان پلی آکریل آمید نسبت به کراس لینکرها رابطه بین سفتی و بیشترین میزان کشیدگی ژل را می توان به گونه ای تنظیم کرد تا قدرت متراکم سازی (9/61 مگاپاسکال) و ضریب کشسانی (44/0 مگاپاسکال) حاصل شود که مقادیر آنها بیشتر از مقادیر گزارش شده برای غضروف گاوی می باشد. بیشترین میزان متراکم سازی (5/93 مگاپاسکال) و کشیدگی (4/1 مگاپاسکال) ژل دو برابر میزانی است که برای ژل های پرینت شده سه بعدی قبلی گزارش شده بود، همچنین با غوطه ور سازی ژل در آب شکل خود را از دست نمی دهد. با انجام پرینت سه بعدی منیسک های صناعی که از تصاویر اشعه X دستگاه CT و از مدل آناتومیکی آنها بدست آمده است، می توانیم ایمپلنت های هیدروژلی تهیه شده از تصاویر سه بعدی را در بیماران به کار ببریم.

4- نتیجه گیری

در مجموع این مطالعه روشی برای پرینت سه بعدی هیدروژل دو شبکه ای ارائه داد که قدرت تراکم، قدرت تنشی و ضریب کشسانی بزرگتری نسبت به ژل های پرینت شده به صورت سه بعدی دارد. با تنظیم نسبت کراس لینکردر شبکه اول به مونومر آکریل آمید در شبکه دوم، امکان فرمولاسیون ژل با قدرت تراکم و سختی بزرگتر از غضروف گاوی را فراهم می کند. علاوه بر این، هیدروژل دو شبکه ای می تواند در دمای اتاق با پرینتر سه بعدی 300 دلاری پرینت شده و هیچ گونه تغییر شکلی پس از فرورفتن در آب به مدت 24 ساعت از خود نشان ندهد. این ژل جدید نشانگر یک فرصت برای طراحی ایمپلنت هیدروژل براساس تصویر توموگرافی بدست آمده از اشعه x خود بیمار می باشد. مطالعات بیشتر بهتر است رابطه بین مشخصات مکانیکی این ژل های پرینت شده و پتانسیل آنها برای رشد بافت غضروف را بررسی کنند.

Abstract

This article demonstrates a two-step method to 3D print double network hydrogels at room temperature with a low-cost ($300) 3D printer. A first network precursor solution was made 3D printable via extrusion from a nozzle by adding a layered silicate to make it shear-thinning. After printing and UVcuring, objects were soaked in a second network precursor solution and UV-cured again to create interpenetrating networks of poly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonate) and polyacrylamide. By varying the ratio of polyacrylamide to cross-linker, the trade-off between stiffness and maximum elongation of the gel can be tuned to yield a compression strength and elastic modulus of 61.9 and 0.44 MPa, respectively, values that are greater than those reported for bovine cartilage. The maximum compressive (93.5 MPa) and tensile (1.4 MPa) strengths of the gel are twice that of previous 3D printed gels, and the gel does not deform after it is soaked in water. By 3D printing a synthetic meniscus from an X-ray computed tomography image of an anatomical model, we demonstrate the potential to customize hydrogel implants based on 3D images of a patient’s anatomy.

4- CONCLUSIONS

In conclusion, this paper introduces a method to 3D print double network hydrogels that have a compression strength, tensile strength, and elastic modulus greater than any previous 3D printed gels. Tuning the ratio of the cross-linker in the first network to the acrylamide monomer in the second network allowed for the formulation of a gel with a compression strength and stiffness greater than that of bovine cartilage. In addition, the DN hydrogels could be printed at room temperature with a modified $300 3D printer and exhibited no deformation after soaking in water for 24 h. This new gel presents an opportunity to customize hydrogel implants based on X-ray computed tomography images of a patient’s own anatomy. Future work may examine the relationship between the mechanical properties of this printed gel and its potential to stimulate cartilage tissue growth.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

چاپ سه بعدی هیدروژل دو شبکه ای با توانایی فشرده سازی و ضریب الاستیک بالاتر از غضروف

3D Printing of a Double Network Hydrogel with a Compression Strength and Elastic Modulus Greater than those of Cartilage