Ученые ТПУ создали формулу для прогноза биопечати с микрогелевыми частицами

Ученые из Томского политехнического университета провели исследование поведения микрогелевых частиц при взаимодействии с гладкими стеклянными и неоднородными нановолокнистыми поверхностями в процессе трехмерной печати биополимерами.

Они изучили влияние свойств жидкости и характеристик поверхности на максимальный диаметр растекания частицы микрогеля. В результате экспериментов была выведена эмпирическая формула, которая позволяет прогнозировать процесс биопечати и выбирать оптимальный полимер и его концентрацию для решения задач в тканевой биоинженерии. Это открывает новые возможности для промышленных и биомедицинских технологий, использующих сложные полимерные жидкости.

Сущность многих технологий и практических применений заключается в ударных взаимодействиях капель жидкости со стенками. Например, взаимодействие частиц микрогеля с поверхностью определяет формирование полимерного слоя в процессе биопечати. Исследования динамики однородных и неоднородных жидкостей уже проводились в российской науке, но поведение сложной гелевой частицы, которая имеет жидкое ядро и твердую оболочку, ранее неизучено.

Томские ученые исследовали формирование микрогелевого слоя на гладкой поверхности стекла и нановолокнистой полимерной мембране, изготовленной электроспиннингом. Этот проект реализовали специалисты из НОЦ И.Н. Бутакова, лаборатории тепломассопереноса Инженерной школы энергетики и Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий под руководством доцента Максима Пискунова.

Для экспериментов был использован специальный стенд, который воссоздает процесс биопечати методом воздушной микрофлюидики. Этот метод заключается в формировании двух потоков модельного полимера и сшивающего агента, которые образуют частицы микрогеля при их взаимодействии. Вибрационное воздействие на сшиваемый биополимер, создаваемое пьезоэлектрическим элементом, необходимо для формирования частиц в форме бусин на нити. На стенде это реализовано с помощью каркаса для крепления микросопел, напечатанного на 3D-принтере.

В ходе экспериментов ученые провели комплексный анализ взаимодействия частиц микрогеля с поверхностью и между собой. В результате исследователи составили эмпирическую формулу, учитывающую свойства поверхности и жидкости.

Исследования проводились на гидрофобных поверхностях. Ученые также планируют провести аналогичные исследования на гидрофильных поверхностях. Кроме того, они намерены учесть новые характеристики поверхности, такие как пористость, диаметр нановолокна, расстояние между нановолокнами и их расположение, а также смачиваемость. Это позволит расширить диапазон применения полученных результатов как в фундаментальных, так и в прикладных исследованиях.

Результаты опубликованы в издании Langmuir.

14.08.2023


Подписаться в Telegram



Хайтек

В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом

С помощью большой языковой модели инженеры Мас...

Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах

Исследовательская группа, работающая в UN...

Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий

Когда речь заходит о сверхпроводящих куби...

Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов
Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов

Исследователи из Калифорнийского универси...

PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути
PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути

Исследователи из Принстона применили спле...

Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ
Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ

Ученые из Томского политехнического униве...

Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света
Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света

В основе глобальной интернет-связи лежит оптич...

Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения
Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения

Мемристорные устройства представляют собой кат...

Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников
Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников

Замещающее легирование чужеродными элементами ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному
Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному
EGU: 41 000 лет назад атмосферу Земли пронзили космические лучи
EGU: 41 000 лет назад атмосферу Земли пронзили космические лучи
Созданы чернила для 3D-печати гибких устройств без механических соединений
Созданы чернила для 3D-печати гибких устройств без механических соединений
Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
ACS Nano: Зубы нутрий и бобров помогут ученым вывести формулу совершенной эмали
ACS Nano: Зубы нутрий и бобров помогут ученым вывести формулу совершенной эмали
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса