تیمی که از دانشگاه کالیفرنیا در سانتا باربارا کار می کند، راهی را برای چاپ سه بعدی با الاستومرهای که به اصطلاح به آن “bottlebrush” یا مولکول هایی با “ستون فقرات” طولانی می گویند یافته است. آنها پلیمرهایی پیدا کرده اند که پلیمرهای پیوند دهنده از آنها آویزان است. این کشف به ویژه مفید است زیرا این پلیمر قابل چاپ پرینتر سه بعدی دارای بافتی جدید است که نرم و الاستیک و دقیقاً مانند بافت انسان است.
الاستومرها نام عمومی پلیمرهای کششی مانند لاستیک است. در حال حاضر، ما می توانیم با الاستومرهای خطی یا مواد سفت تری از زنجیره های مستقیم و طولانی مولکول ها چاپ سه بعدی کنیم. اما پلیمرهای bottlebrush قصه دیگری است. به این دلیل که پلیمرهای bottlebrush مانند از رشته اصلی پلیمر اصلی آویزان شده اند. پرزهای پلیمری کمی آویزان دارند و از ساختاری برخوردارند که به آنها اجازه می دهد به یکدیگر متصل شوند و مواد نرمتری را تشکیل دهند.
در حال حاضر ، پلیمرهای bottlebrush فقط با روشهای قالب گیری ساده و زمانبرتر تولید می شوند. در یک مطالعه که در اوایل ماه جاری در Science Advances توسط Sanjoy Mukherjee منتشر شد آمده است که این روند ممکن است با پرینت سه بعدی تغییر کند.
کشف یک پلیمر برای چاپ سه بعدی
یک ماده جامد نیمه نرم که شکل خود را حفظ می کند، اما در واکنش به فشار در دمای اتاق مایع می شود (در غیر این صورت به عنوان مایع فشار تنش شناخته می شود). این واکنش برگشت پذیر است، به این معنی که می توان آن را مایع کرد تا از طریق یک سرنگ عبور کند و سپس دوباره از طرف دیگر جامد شود. این خاصیت از پلیمرهای شیشه “خود جمع شونده” به یک ماده جامد با پیوندهایی به اندازه کافی ضعیف بدست می آید که تحت فشار بازده دارند. این خاصیت به این معنی است که می توان آن را از طریق نوشتن مستقیم مرکب چاپ کرد.عبور جوهر با ویسکوزیته کم از یک نازل یا سرنگ تا پس از چاپ، جامد شود.
این تیم به سرپرستی موکرجی و همکارش رنکسوان زی، با استفاده از یک ماشین اصلاح شده LulzBot TAZ، پلیمر را چاپ کردند. پس از چاپ سه بعدی، تیم مورد آزمایش خود را با اشعه ماورا UV بنفش پخت کردند تا آنها را بهبود ببخشد. این امر به دلیل وجود اتصال دهنده نوری به پلیمر که می توانست پلیمرهای مجاور را به هم متصل کند و باعث می شود تا محصول چاپ شده برای همیشه جامد باشد، امکان پذیر بود.
ویژگی های منحصر به فرد پلیمر قابل چاپ bottlebrush
رنکسوان زی در مورد ویژگی پلیمر قابل چاپ پرینتر سه بعدی اینگونه توضیح می دهد که مدول مواد ما هزار برابر کوچکتر از نوار لاستیکی است. بسیار نرم، بسیار شبیه بافت انسان است و بسیار کشش دارد. می تواند در حدود سه تا چهار برابر طول خود کشیده شود. به همان اندازه قابل توجه، مواد نرم و کششی بدون نیاز به آب یا حلال هستند. زی همچنین افزود: مردم معمولاً برای مایعات كردن یك ماده جامد ، حلال را اضافه می كنند تا بتوان آن را از نازل خارج كرد اما اگر حلال را اضافه كنید، پس از چاپ مجبور به تبخیر می شود و باعث تغییر شکل یا تركیب شی می شود.
این پلیمر جدید می تواند به ویژه در چاپ بافت بیومتریک یا الکترونیک حساس به لمس بسیار مفید باشد. تیم تحقیقات به ویژه از پتانسیل استفاده از آن در کاربردهای پزشکی بسیار هیجان زده است. در مقاله آنها اشاره شده است که گروههای نهایی روی پلیمرها، بنزوفنونها هستند که به طور کلی توسط بدن تحمل می شوند. و بافت مواد ممکن است کمک کند.
کریستوفر بیتس ، استادیار مواد و رئیس یکی از آزمایشگاه هایی که تحقیق در آن انجام شده است، گفت: “این الاستومرهای فوق العاده نرم ممکن است به عنوان کاشت قابل استفاده باشند.” “اگر خصوصیات مکانیکی ایمپلنت با بافت بومی مطابقت داشته باشد، ممکن است بتوانید التهاب و درد بدن را کاهش دهید.”
سوالات متداول:
1- چگونه این پلیمرها به ترمیم بافتهای آسیبدیده کمک میکنند؟
این پلیمرها میتوانند به عنوان داربستهایی برای رشد و ترمیم بافتهای آسیبدیده عمل کنند و محیط مناسبی برای تکثیر و تمایز سلولهای بدن فراهم کنند.
2- چگونه پلیمرهای قابل چاپ سهبعدی با خصوصیات بافت انسان تولید میشوند؟
این پلیمرها با استفاده از تکنولوژیهای چاپ سهبعدی مانند استریولیتوگرافی (SLA)، چاپ مستقیم جوهر (DIW)، و چاپ زیستی (Bioprinting) تولید میشوند.
منبع:https://3dprint.com/