يمكن العثور على هياكل ثلاثية الطبقات تتكون من ألياف موجهة في جميع أنحاء جسم الإنسان. بتطبيق هذه الطريقة ، لا يمكن للمرء فقط إنشاء وريقات صمام القلب التي تحاكي الظروف الطبيعية ، ولكن أيضا مجموعة متنوعة من الأنسجة الأخرى. هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها استخدام جامعي مطبوعات 3D من المواد الموصلة في الغزل الكهربائي ، وهي حقيقة تجعل هذه العملية مرنة للغاية وفعالة من حيث التكلفة.
للبدء ، ابدأ الطباعة ثلاثية الأبعاد عن طريق تحميل حامل عينة ملف STL A وحامل العينة B في برنامج التقطيع. قم بتدوير النماذج بحيث يتم وضع الأسطح المثلثة على لوحة البناء. ضع علامة على جميع الأجزاء، وانقر بزر الماوس الأيمن، وحدد ضرب النماذج المحددة.
أدخل واحدة في العدد الفوري للنسخ وانقر فوق موافق. اضبط سمك الشريحة على 0.1 ملم ، وسمك الجدار على ملليمتر واحد ، وكثافة التعبئة على 40٪ وقم بإلغاء تحديد مربع دعم الإنشاء. انقر فوق زر الشريحة، ثم حدد حفظ إلى قابل للإزالة لحفظ ملف الطباعة على محرك أقراص USB. احتفظ بالإعدادات واستبدل ملفات STL بشفة جامع وقالب نشرة في برنامج التقطيع.
استخدم أداة النسخ لإنشاء نسخة واحدة من الشفة وثماني نسخ من القالب قبل بدء الطباعة. بعد الانتهاء من الطباعة ، قم بإزالة النماذج من لوحة البناء. قم بإزالة ألياف الخيوط الفردية في الجزء السفلي من النشرة السلبية بعناية باستخدام قاطع سلكي إذا كانت موجودة في نماذج المنشورات.
لإعداد حل الغزل ، ضع مقياسا تحت غطاء العادم. ضع زجاجة زجاجية ذات غطاء لولبي سعة 200 ملليلتر عليها وقم بتعرية الميزان. صب 50 ملليلتر من ثنائي ميثيل فورماميد و 50 ملليلتر من رباعي هيدروفوران في الزجاجة الزجاجية.
لاحظ وزن المذيبات. ضع شريطا مغناطيسيا داخل الزجاجة. ضع الزجاجة على تحريك مغناطيسي وقم بتشغيلها.
انقل الكمية المقابلة من البولي يوريثين ببطء إلى الزجاجة الزجاجية التي تحتوي على خليط المذيبات أثناء التحريك في درجة حرارة الغرفة للحصول على محلول متجانس. بعد ذلك ، أغلق الغطاء. قم بتجميع الأجزاء المطبوعة 3D مع القضبان المعدنية لإنشاء المجمع والتأكد من توجيه جميع القوالب بشكل صحيح.
ضع المجمع المجمع المجمع في إعداد الغزل الكهربائي وقم بتثبيت الشفاه بإحكام على محور المحرك. باستخدام مشبك تمساح ، قم بتوصيل الكابل المتصل بالكاثود بإبرة قياس 14 وتحقق من الاتصال بين المشبك والإبرة. قم بتوصيل المجمع بالأنود باستخدام مشبك تمساح وكابل الجهد العالي الثاني.
استخدم حلقة انزلاق أو كابل مجردا لإنشاء اتصال في شفة المجمع. قم بإعداد حقنة قفل Luer عن طريق ملئها ب 20 ملليلتر من محلول الغزل. قم بتوصيل المحقنة بالأنبوب المقاوم للمذيبات وادفع المحلول يدويا إلى نظام الأنابيب حتى تظهر قطرة عند طرف الإبرة.
ضع المحقنة في مضخة المحقنة. بعد تشغيل المضخة ، اضبط القطر على 19.129 ملم ، والحجم عند خمسة ملليلترات والسرعة عند ثلاثة ملليلتر في الساعة. لاختبار تشغيل المحرك، اتصل بعنصر التحكم في المحرك بالنقر فوق زر الاتصال.
بعد الاتصال ، حدد وضع تشغيل سرعة ملف التعريف وانقر فوق علامة التبويب "تشغيل" الموجودة في الزاوية العلوية اليسرى من الشاشة. حدد علامة تبويب سرعة ملف التعريف أسفل زر الإيقاف السريع المؤطر بخط أحمر. ثم اضبط السرعة المستهدفة البالغة 200 دورة في الدقيقة ، وتسارع الملف الشخصي بمقدار 100 ، وتباطؤ الملف الشخصي عند 200 ، والتوقف السريع عند 5000.
ابدأ تشغيل الاختبار وتحقق من المجمع بحثا عن أي عدم توازن. أوقف المحرك بالنقر فوق الزر "تمكين" وقم بتغيير السرعة المستهدفة إلى 2000 دورة في الدقيقة. لتصنيع الطبقة في برنامج التحكم في المحرك ، انقر فوق الزر تمكين التشغيل لتشغيل المحرك.
قم بتشغيل مصدر الطاقة عالي الجهد واضبط الجهد لكل من الأنود والكاثود مع قطب الطرح ك 18 كيلوفولت والقطب الزائد على أنه 1.5 كيلوفولت. ابدأ تشغيل مضخة المحقنة بمعدل تدفق يبلغ ثلاثة ملليلتر في الساعة. راقب طرف الإبرة لتشكيل مخروط تايلور واعتمادا على شكل المخروط عند طرف الإبرة ، اضبط الجهد عند الكاثود بزيادات قدرها 100 فولت حتى يتم إنشاء مخروط تايلور مستقر.
أوقف عملية الغزل عن طريق إيقاف تشغيل وحدة إمداد الطاقة ومضخة المحاقن والمحرك. ثم قم بتغيير السرعة المستهدفة إلى 10 دورات في الدقيقة في برنامج التحكم في المحرك وكرر عملية تصنيع الطبقة كما هو موضح سابقا لمدة 20 دقيقة أخرى. بعد إضافة الطبقة الثانية ، افتح بعناية البراغي التي تربط شفاه المجمع بمحور المحرك وقم بإزالة جامع المنشورات من جهاز الغزل الكهربائي.
باستخدام مشرط ، قم بقطع الألياف المغزولة كهربائيا على طول المحيط الخارجي لكل قالب نشرة. قم بإزالة الشفة على جانب واحد من المجمع. ثم اسحب الإدخالات المطبوعة 3D وافصل قوالب المنشورات عن حاملات المثلث غير الموصلة.
قم بتدوير جميع قوالب المنشورات بمقدار 90 درجة وأعد تجميع المجمع. أدخل المجمع في إعداد الغزل الكهربائي وقم بتأمينه بإحكام. مرة أخرى ، قم بتغيير السرعة المستهدفة مرة أخرى إلى 2000 دورة في الدقيقة في برنامج التحكم في المحرك وابدأ عملية تصنيع الطبقة كما هو موضح سابقا لمدة 20 دقيقة لإضافة الطبقة الثالثة من الألياف.
بعد إزالة المجمع من جهاز الغزل الكهربائي ، جفف العينات في خزانة تسخين عند 40 درجة مئوية. بعد تجفيف العينات بالكامل ، استخدم مشرطا لقطع حواف قالب النشرة بعناية لإزالة الألياف الفائضة. بعد ذلك ، قشر بعناية سقالة النشرة من القالب وضعها على صينية لمزيد من الاستخدام.
تحاكي سقالة النشرة ثلاثية الطبقات تكوين الكولاجين لصمام القلب البشري الأصلي وتتكون كل طبقة من ألياف يبلغ قطرها حوالي 4.1 ميكرومتر. كشف التصوير المجهري الإلكتروني الماسح عن ألياف محاذاة ذات سطح أملس وتوجيه صارم في الاتجاه المحيطي ، في حين أظهرت الألياف غير المحاذاة اتجاها مضطربا والعديد من التقاطعات البارزة بين الألياف. كشف التصوير الفلوري أن الطبقة السفلية تتكون من ألياف محاذاة في الاتجاه الأفقي مع تقاطع قليل جدا بين الألياف.
تظهر الطبقة الوسطى ألياف غير محاذاة بدون اتجاه أساسي للألياف، بينما تظهر الطبقة العليا ألياف محاذاة في اتجاه عمودي. يظهر قياس السماكة زيادة خطية في السمك تبلغ حوالي 2.65 ميكرومتر في الدقيقة. بعد 60 دقيقة ، لوحظت زيادة في السمك تبلغ حوالي 2.52 ميكرومتر في الدقيقة.
تبلغ قوة اختبارات الشد لسقالات الألياف المحاذاة حوالي 12 و 3 نيوتن لكل ملليمتر مربع على طول الاتجاه المحيطي والعمودي. ومع ذلك ، لا تظهر سقالات الألياف غير المحاذاة أي فرق في قوة الشد للتوجهات المختلفة. كشفت سقالات الألياف المحاذاة عن قابلية للتمدد تبلغ حوالي 187 و 107٪ في الاتجاه المحيطي والعمودي ، في حين كشفت الألياف غير المحاذاة عن قابلية توسيع موحدة في كلا الاتجاهين.
أظهرت منحنيات إجهاد الإجهاد أن حصائر الألياف غير المحاذاة تظهر سلوكا مرنا خطيا ، في حين كشفت الألياف المحاذاة عن عدم الخطية في الاتجاه المحوري. يمكن استخدام المنشورات التي تم إنشاؤها للتقييم البيولوجي والميكانيكي الحيوي. عندما يتم تجميع ثلاثة منها لإنشاء صمام أبهري وظيفي ، يمكن إجراء مجموعة واسعة من التجارب في المختبر.
سيمكن البروتوكول زملاء الباحثين ليس فقط من تصنيع سقالات الألياف متعددة الطبقات ، ولكن أيضا لتوجيه الألياف. لذلك ، سيكونون قادرين على تقليد العديد من أنواع الأنسجة المختلفة.
