旋转混合器的设计和分析,以生产用于组织工程应用的3D生物打印陀螺旋螺旋图案支架

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.
• 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造

背景情况:

• 组织工程支架需要复杂的设计,以促进细胞生长和营养物质的运输.
• 当前的制造方法难以精确控制复杂的几何形状和多材料组成.
• 3D挤出生物打印具有潜力,但需要先进的策略来实现复杂的脚手架架构.

研究的目的:

• 开发一种新的方法,用于制造用于组织工程支架的旋转螺旋纹微纤维.
• 为了研究状腺最小曲率对细胞过程的影响.
• 创建一个平台,研究细胞行为,精确的工程几何形状,没有层次近似.

主要方法:

• 使用了一个改进的传统3D打印机挤出机.
• 一个旋转螺旋形状的旋转混合机被设计和实施用于油墨混合.
• 进行了计算流体动力学 (CFD) 模拟,以优化混合器设计并预测状腺厚度.
• 混合机的性能是根据压力下降,功率数和剪切应力来评估的.

主要成果:

• 旋转螺旋混合机成功生产了有图案的微纤维.
• 在CFD模拟中,可以通过调整体积流量来调整陀螺管的厚度.
• 混合机以低压力下降 (1.7%) 和功率数 (39) 证明了能源效率.
• 达到大约400Pa的切割应力适用于嵌入细胞的生物墨水.

结论:

• 提出的方法可以制造复杂的,精确的纹理微纤维用于组织工程.
• 旋转螺旋混合器是创建先进的脚手架架构的高效和多功能工具.
• 这项技术为工程组织中细胞几何相互作用的基础研究提供了一个独特的平台.