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新型硅胶3D打印技术能帮助神经外科医生在手术前进行更真实的模拟训练

放大字体  缩小字体发布日期:2023-04-04 09:45  浏览次数:42
摘 要:最近,来自佛罗里达大学的研究人员在 Science 期刊发表一项研究,该研究开发了一种新型硅胶3D打印技术超低界面张力增材制造,可
  最近,来自佛罗里达大学的研究人员在 Science 期刊发表一项研究,该研究开发了一种新型硅胶3D打印技术——超低界面张力增材制造,可以用几种市售硅胶配方制成精确、准确、坚固和功能性的结构。为了达到这一性能水平,研究团队开发了一种由硅油乳液制成的支撑材料。这种材料对硅基墨水的界面张力可以忽略不计,消除了经常导致硅胶3D打印失败的界面张力。
 
  这种方法用途广泛,可以使用现有的有机硅配方以低至8 微米的分辨率打印复杂的结构和特征。使用这项新技术,研究团队已经3D  打印出了患者大脑中准确、高分辨率的血管模型,以及功能性心脏瓣膜模型。
 
  研究团队表示,这种患者脑部血管的高分辨率硅胶3D  打印模型可以帮助神经外科医生在手术前进行更逼真的模拟训练,从而提高治疗效果。
 
  在这项最新研究中,研究团队修改了一种已经广泛使用的在线3D  打印方法,其中打印的“墨水”与可打印的支撑材料一起放置在第二个浴槽中。密封件围绕喷嘴流动并将“墨水”截留到位。喷油器退出后。这允许用户用液体创建复杂的3D  形状,将它们保持在3D  空间中,直到打印结构变硬。
 
  嵌入式3D  打印可以高效地创建各种软材料,例如水凝胶、微粒甚至活细胞。然而,用硅胶印刷(http://www.maoyihang.com/sell/l_12/)仍然是一个挑战。液体硅胶是油基的,而大多数支撑材料是水基的。油和水具有很高的表面张力,这就是为什么水中的油滴看起来是圆的而不是扁平的。这种界面张力还会导致3D  打印的硅胶结构变形,即使在支撑介质中也是如此。
 
  更糟糕的是,这种表面张力会导致小直径硅胶在打印过程中破裂成液滴。人们已经对制造无需衬垫进行印刷的有机硅材料进行了大量研究,但这些有机硅材料的柔软度和弹性在印刷中受到严重限制。
 
  在这项研究中,研究团队决定通过开发硅油支撑材料来解决界面张力的问题。大多数有机硅油墨在化学(http://www.maoyihang.com/sell/l_9/)上与有机硅背衬材料相似,这大大降低了界面张力,但彼此之间也有很大差异,因此它们可以粘合在一起,以便在3D  打印时保持分离。研究团队创造了许多可能的支撑材料,但发现最好的方法是创造一种由充满连续硅油的微小水滴组成的致密硅油-水乳液,研究团队称这种方法为——超低。界面增材制造。
 
  使用AMULIT(http://www.maoyihang.com/sell/l_25/)  支持介质,可以以高分辨率打印成品硅胶,创建直径达8 微米的微小结构特征,打印结构与传统模制设计一样灵活耐用。这些功能使我们能够根据3D  扫描数据3D  打印患者脑血管的准确模型,以及根据解剖数据3D  打印功能性心脏瓣膜模型。
 
  高质量的硅胶打印是3D  打印最不可行和受限的领域之一。然而,硅基组件是许多先进技术和日常消费品不可或缺的组成部分,从炊具和玩具(http://www.maoyihang.com/sell/l_26/)等快速消费品到电子(http://www.maoyihang.com/sell/l_23/)、航空航天和医疗行业的先进技术。硅胶产品(http://www.maoyihang.com/invest/)通常是通过将液态硅胶倒入或注入模具中,待其凝固后取出铸件制成的。制造高精度模具的成本和复杂性导致产品只有少数预定义尺寸、形状和设计。从模具中取出薄硅胶结构而不造成损坏也是一个障碍,在进行非常复杂的设计时会增加制造缺陷。
 
  这项最新研究有望解决这些问题,并推动先进的有机硅基技术在医疗保健领域的开发和应用,例如打印个性化的植入治疗药物和为患者植入生理结构模型。
 
 
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