在生物聚合物层的三维打印过程中,微凝颗粒与光滑和纳米纤维疏水表面的碰撞

科学领域:

• 生物材料科学 生物材料科学
• 组织工程是组织工程.
• 微流体学 微流体学

背景情况:

• 微凝颗粒对表面的影响对于组织生物工程中的生物聚合物层生产至关重要.
• 目前用于在支架上创建微凝层的方法通常是多阶段的,缺乏精确的控制.
• 了解粒子-表面和粒子-粒子相互作用是开发高效沉积技术的关键.

研究的目的:

• 通过实验研究不同表面上微凝层的形成.
• 开发微凝颗粒沉积和层形成的预测模型.
• 在纳米纤维支架上实现生物聚合物层的移动,单阶段生产.

主要方法:

• 利用空气中的微流体与外部振动来创建"珠在线"微结构.
• 检查了连续的粒子-表面和粒子-粒子碰撞.
• 提出了一个物理模型,并根据凝度标准推导出经验表达式.

主要成果:

• 实现了均的微凝颗粒大小和间距 (340-480微米).
• 开发了各种表面上的粒子扩散和高度的预测表达式.
• 阐明了粘度和流动性在碰撞过程中对粒子变形的影响.
• 在纳米纤维支架上展示了微凝层生长动态的预测方法.

结论:

• 开发了一种新的,移动的,单阶段的方法,用于在纳米纤维支架上生产受控的微凝层.
• 这些发现使得用于组织工程应用的生物聚合物层形成的快速 (几秒钟) 预测和控制成为可能.
• 已建立的物理模型和经验表达方式为设计先进生物材料提供了一条途径.