داريل أ. بويد ومايكل أ. دانييلي هما زميلان في مجلس البحوث الوطني لما بعد الدكتوراه. وقد دعم العمل وحدات العمل 4286 و 9899 التابعة ل ONR/NRL. وجهات النظر هي آراء المؤلفين ولا تمثل رأي أو سياسة البحرية الأمريكية أو وزارة الدفاع.

يصف هذا البروتوكول تصنيع ألياف مجوفة باستخدام كيمياء النقر فوق ثيول-yne المهتتة. القنوات الصغيرة والأخاد شيفرون أو "المشارب" كما تشكيل ملامح في الجزء السفلي والعاسم من القناة (الشكل 1). يتم إدخال ثلاثة سوائل وتوجه في تيارات متحدة المركز; من تيارات السوائل الداخلية إلى الخارجية ، ويشار إلى هذه الأساسية ، الكسوة ، والسوائل غمد. فقط تدفق الكسوة هو بوليمر لتشكيل الألياف المجوفة. المواد المختارة هي كما يلي:
<ol type="a"><li>السائل الأساسي: PEG (M.W. = 400)، ~ 100 mPa. ثانية (20 درجة مئوية)</li>
	<li>الكسوة السائل: ثيول ين البوليمر (PETMP + ODY)، البادئ (DMPA)</li>
	<li>غمد السائل: PEG (M.W. = 400)، ~ 100 mPa. ثانية (20 درجة مئوية)</li>
</ol>تم تجميع جهاز القنوات الدقيقة من الألومنيوم وقطع البلاستيك المصنعة من قبل طحن CNC والصب PDMS. تم التحكم في التدفق عبر القناة الدقيقة من خلال ثلاث مضخات حقن.
1. تصميم ومحاكاة القنوات الصغيرة
عند حساب كل من سرعة السوائل والحراجة / الانتشار داخل القناة الدقيقة ، من المهم تعيين اللزوجة المناسبة لكل سائل وارد.
<ol><li>إنشاء نموذج كمبيوتر من القنوات المصغرة المطلوب استيرادها إلى برنامج ديناميات السوائل الحسابية (COMSOL). تم إنشاء المثال في الشكل 1 مع برنامج AUTOdesk المخترع CAD. الخطوات التالية هي في إشارة إلى استخدام COMSOL Multiphysics لحساب تدفق السوائل داخل قناة صغيرة.</li>
	<li>بعد استيراد القنوات الصغيرة المصممة إلى COMSOL ، يمكن إدخال معدلات تدفق السوائل التكرارية إلى حلال Navier-Stokes.<ol>
<li>تهيئة إعداد البرنامج واختيار 3D Laminar Flow +Convection/Diffusion المعادلات. تسمح أرقام رينولدز المنخفضة المتولدة في القنوات الدقيقة بتدفق صفح كامل داخل الجهاز.</li>
		<li>تصميم شبكة محدودة العناصر للقيام بالحسابات العددية. وينبغي أن تكون الشبكة أكثر دقة (لديها أقسام صغيرة) في المناطق التي تتغير فيها الخصائص بسرعة. ويقترح لصقل شبكة في كل من تشكيل ميزة والخروج إلى <1 ميكرومتر طول الجانب. وهذا يوفر التصور "هش" من واجهة السائل الأساسية غمد.</li>
		<li>خصائص المواد المدخلة لتدفق السوائل، أي اللزوجة، ثابت الانتشار، والتركيز. في هذا الوقت، قم أيضا بتعيين شروط الحدود لتدفق الخروج. نقترح الإجهاد اللزج صفر لمحاكاة منفذ مفتوح.</li>
		<li>حساب دراسات سرعة تدفق السوائل عن طريق ركوب الدراجات تكراريا من خلال سلسلة من معدلات تدفق المدخلات. على سبيل المثال، السائل الأساسي = 7.5 ميكرولتر/دقيقة، سائل غمد = 30 ميكرولتر/دقيقة.</li>
		<li>استيراد حلول حقل السرعة كقيم أولية لحل خصائص الحمل الحراري / الانتشار لتدفق القنوات الدقيقة. والحل لمشاكل الحمل الحراري / نشر توضيح واجهة السائل الأساسية غمد والمساعدة في التنبؤ شكل تدفق السوائل النهائية والألياف المنتجة.</li>
	</ol>
</li>
</ol>من النتائج الحسابية، يمكن التنبؤ بالعدد المطلوب ونوع ملامح تشكيل لتحقيق شكل الألياف المطلوبة. كما ترتبط مدخلات معدل تدفق السوائل بمعدلات التدفق المطلوبة لتوليد الألياف. مع هذه التنبؤات ، يمكن تصنيع جهاز القنوات الدقيقة لقذف ألياف البوليمر.
2. تصنيع مكونات جهاز تدفق غمد
يمكن استخدام مزيج من الميكروميلينج المباشر ، النقش الساخن ، و / أو صب البوليمر لإنشاء مكونات جهاز تدفق الغمد. اعتمادا على الموارد، اختر الاستراتيجية وفقا لذلك. المثال المقدم هو عملية الطحن المباشر الذي يستخدم رمز رقمي الكمبيوتر (CNC). هناك خمس طبقات يجب صنعها (من الأعلى إلى الأسفل)، والتي يتم تصويرها في الشكل 2: 1. مدخل تشاك (الألومنيوم)، 2. لوحة الربط (الألومنيوم)، 3. الطبقة العليا من القنوات الدقيقة (أوليفين كوبوليمر دوري، COC أو PDMS)، 4. الطبقة السفلية للقنوات الدقيقة (COC أو كيتون إيثر متعدد الألوان، PEEK)، 5. لوحة الربط (الألومنيوم). (ملفات المثال الطحن المباشر متوفرة بتنسيق *.stl في معلومات الدعم)
<ol><li>باستخدام تصميم متوافق مع محاكاة COMSOL ، قم بتطوير نموذج ثلاثي الأبعاد للنظام عبر الصياغة بمساعدة الكمبيوتر (CAD). إنشاء ملف CAD منفصل لكل طبقة من الجهاز.</li>
	<li>عندما طبقة هو أن تكون ملفقة عن طريق micromilling مباشرة، استيراد نماذج كندي في تطبيق الآلات بمساعدة الكمبيوتر لتوليد رمز رقمي (NC) التي سيتم تفسيرها من قبل الكمبيوتر التي تسيطر عليها رقميا (CNC) مطحنة لإنتاج الجهاز.</li>
	<li>الحصول على 5 أوراق من 30.5 سم × 30.5 سم مواد طبقة القربان التي لا تقل سمكا عن 3.2 ملم.</li>
	<li>الحصول على ورقة واحدة لكل من COC، PEEK، الألومنيوم، وبولي (ميثيل ميثيلهاكريلات) التي هي 30.5 سم × 30.5 سم و 3.2 مم سميكة.</li>
	<li>الحصول على ورقة واحدة من الألومنيوم التي هي 30.5 سم × 30.5 سم و 9.5 ملم سميكة.</li>
	<li>لصق كل ورقة من الأوراق في الخطوات 2.4-2.5 إلى ورقة من الأوراق المالية التضحية من الخطوة 2.3 مع لاصقة على الوجهين. تأكد من وجود حد خارجي غير مسجل يبلغ 2.5 سم كحد أقصى. الشريط يعمل على عقد مواد العمل في مكان في حين يجري طحن وحمايتها مرة واحدة يتم قطع الجزء المطحون بعيدا عن المواد المخزون في نهاية دورة طاحونة.</li>
	<li>قم بربط مخزون COC + التضحية بجدول مطحنة CNC ، وحمل الأدوات المذكورة في الرمز الرقمي (NC) ، ومعايرة الأدوات ومواد المخزون (العمل) في x و y و z.</li>
	<li>تحميل رمز NC وطاحونة طبقة COC.</li>
	<li>إزالة ورقة من المواد من طاحونة وإزالة بعناية الجزء الماكينة من الركيزة. خلال هذه العملية، سوف المبرد مطحنة تشبع الجزء والأوراق المالية. شطف جيدا قبل إزالة بلطف الجزء. يغسل مع المنظفات خفيفة، تليها غسل مع الكحول isopropyl 70٪. المنظفات خفيفة سوف إزالة المخلفات الزيتية، والكحول سوف إزالة لاصقة المتبقية. إذا حوصرت نتوءات في microarchitectures، سونيكيشن قد يكون من الضروري لطرد لهم.</li>
	<li>كرر الخطوتين 2.7 و2.9 لكل من الطبقات الأخرى التي سيتم استخدامها لإنشاء جهاز تدفق الغمد.</li>
	<li>باستثناء طبقة PMMA، سيتم استخدام كل طبقة من الطبقات التي تم إعدادها لهذه النقطة في الجهاز مباشرة. سيتم استخدام PMMA لإعداد طبقة PDMS عن طريق الجمع بين 10 أجزاء قاعدة Sylgard 184 مع عامل علاج جزء واحد والاختلاط جيدا عن طريق التحريك. يتم توفير هذه المعلومات في حالة واحدة تفضل استبدال واحدة من طبقات COC مع المواد PDMS مثل طوقا.</li>
	<li>صب Sylgard 184 في تجويف العفن PMMA أعدت في وقت سابق، وضمان أن يتم القضاء على فقاعات الهواء. إذا لزم الأمر، يمكن إزالة فقاعات في فراغ. يمكن علاج PDMS في درجة حرارة الغرفة لمدة 48 ساعة، 45 دقيقة في 100 درجة مئوية، 20 دقيقة في 125 درجة مئوية، أو 10 دقائق في 150 درجة مئوية.</li>
</ol>3. غمد تدفق جهاز التجمع
<ol><li>تجميع الجهاز تدفق غمد من أسفل إلى أعلى عن طريق وضع لوحة ربط واحدة في الجزء السفلي، ثم طبقة COC تليها طبقة COC الأخرى، ولوحة الربط المتبقية(الشكل 2). تأكد من أن الأخاد تشكيل محاذاة مع بعضها البعض على طول حواف القناة وأن هندسات تشكيل السوائل في طبقات COC تتداخل تماما. يمكن استخدام مجهر تشريح للمساعدة في المحاذاة.</li>
	<li>أدخل البراغي عبر وسط الجهاز، وشد اليد الصواميل والبراغي لمشبك الجهاز معا.</li>
	<li>بالتناوب من اليسار إلى اليمين من الوسط، كرر الخطوة 3.2 من المركز إلى الخارج لقفل في المحاذاة ومنع تسرب. إضافة على تشاك مدخل عندما يتم التوصل إلى ثقوب تصاعد ومواصلة تركيب مسامير بطريقة بالتناوب.</li>
	<li>استخدم تجهيزات HPLC القياسية لواجهة جهاز تدفق الغمد إلى الأنابيب والمحاقن التي تحتوي على سائل غمد ومحلول prepolymer. شد اليد يكفي لجميع الاتصالات.</li>
	<li>قم بتركيب الجهاز عموديا باستخدام حامل الحلقة والمشبك. تأكد من أن الجهاز عمودي باستخدام مستوى أعلى الجزء. إذا لم يكن جهاز تدفق الغمد عموديا، فقد تلمس الألياف جدار القناة الدقيقة وتسبب انسدادا.</li>
	<li>وضع مصدر الأشعة فوق البنفسجية عموديا ~ 1 سم من وجه COC من جهاز تدفق غمد بحيث يتم تشعيع آخر 3-5 سم من القناة الدقيقة. يجب معايرة مصدر الأشعة فوق البنفسجية لتقديم ~ 200 كيلوواط / سم2.</li>
</ol>4. إعداد الحل
كما هو مبين سابقا، يمكن استخدام العديد من المواد لإنشاء الألياف الدقيقة باستخدام بروتوكولات مماثلة وأنظمة تدفق غمد، ولكن يتم استخدام الكيمياء ثيول-ين هنا. إعداد محلول prepolymer مباشرة قبل بدء عملية البثق الألياف لتجنب الزيادة في اللزوجة التي قد تحدث مع مرور الوقت في التخزين.
<ol><li>إعداد aliquot من جليكول البولي ايثيلين 400 (PEG 400) لتكون بمثابة السائل غمد.</li>
	<li>ملء حقنة 1 مل لوير يميل مع PEG 400 لتكون بمثابة السائل الأساسية غير قابلة لpolymerizizable، وملء حقنة 30 مل لوير يميل مع PEG 400 لتكون بمثابة السائل غمد.</li>
	<li>إعداد محلول prepolymer يحتوي على 0.01 مول pentaerythritol tetrakis 3-ميركابتوبروبيونات (PETMP) و 0.01 مول 1,7-أوكتادين (ODY). تأكد من أن المكونين مختلطان جيدا طوال التجربة ، وتقليل تعرض جميع الكواشف قبل الجليمر لمصادر ضوء الأشعة فوق البنفسجية ، بما في ذلك الضوء المحيط(مثل حقن التفاف مع احباط).</li>
	<li>تكملة PETMP / حل ODY مع 4 × 10-4 مول 2،2-dimethoxy-2-phenylacetophenone (DMPA) الضوئية. الاستمرار في التأكد من أن الحلول مختلطة بشكل جيد ، وأنها لا تتعرض للأشعة فوق البنفسجية من خلال تغطية الحاويات بورق الألومنيوم.</li>
	<li>تحميل 5 مل الألومنيوم ملفوفة، لوير ذات الرؤوس حقنة مع محلول prepolymer.</li>
</ol>5. إنتاج الألياف الدقيقة (تركيز الفيديو)
<ol><li>تأكد من أن منفذ القناة microfluidic على اتصال مع حل في حمام جمع (الشكل 3). بالنسبة للهياكل المعقدة ، يجب أن يكون الحل في حمام التجميع مطابقا لللزوجة مع السوائل الأساسية والغمد ، ولكن بالنسبة للألياف المجوفة البسيطة ، يكفي الماء.</li>
	<li>تعيين الأساسية، الكسوة، ومضخات حقنة السائل غمد لبث في 1، 30، و 120 ميكرولتر / دقيقة، على التوالي. تأكد من أن أقطار الحقنة المعنية قد تم إدخالها بشكل صحيح في مضخات الحقن.</li>
	<li>قم بتركيب المحاقن في مضخات الحقن المقابلة وربطها بجهاز تدفق الغمد مع أنابيب تايغون الواقية للأشعة فوق البنفسجية.</li>
	<li>بدء السائل غمد لرئيس الجهاز تدفق غمد والقضاء على الهواء من النظام. فحص بصريا القنوات الدقيقة، وضمان عدم وجود فقاعات الهواء تبقى في القنوات الدقيقة قبل الانتقال إلى الخطوة التالية. إيلاء اهتمام خاص للخطوط. يمكن استخدام مجهر تشريح للمساعدة في فحص القنوات الدقيقة. إذا كانت فقاعات الهواء موجودة، قم بإثارة الجهاز عن طريق الدوران و/أو النقر برفق أثناء التدفق لطرد فقاعات الهواء من الجهاز.</li>
	<li>بدء السائل الكسوة، مما يسمح أيضا تدفق لتحقيق الاستقرار. تأكد من عدم بقاء فقاعات الهواء في القناة الدقيقة قبل الانتقال إلى الخطوة التالية. إيلاء اهتمام خاص لتشكيل الأخاشيد. إذا كانت فقاعات الهواء موجودة، قم بإثارة الجهاز أثناء التدفق لطرد فقاعات الهواء من الجهاز.</li>
	<li>وأخيرا، بدء السائل الأساسية. مرة أخرى ، تأكد من أن الفقاعات ليست موجودة في النظام.</li>
	<li>بدوره على مصدر الأشعة فوق البنفسجية ومراقبة حمام جمع لإنتاج مستمر من الألياف الدقيقة جوفاء (الشكل 4A) كما هو قذف مع السائل غمد. استرداد الألياف من حمام جمع باستخدام ملعقة معدلة أو حلقة تلقيح، والسماح للألياف المستمرة التي سيتم جمعها على بكرة الآلية (الشكل 3).</li>
</ol>

<ol>
	<li>Khademhosseini, A., Langer, R., Borenstein, J., Vacanti, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microscale+technologies+for+tissue+engineering+and+biology.">Microscale technologies for tissue engineering and biology.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103, 2480-2487 (2006).</li><li>Blond, D., McCarthy, D. N., Blau, W. J., Coleman, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toughening+of+artificial+silk+by+incorporation+of+carbon+nanotubes.">Toughening of artificial silk by incorporation of carbon nanotubes.</a> Biomacromolecules. 8, 3973-3976 (2007).</li><li>Aykut, Y., Saquing, C. D., Pourdeyhimi, B., Parsons, G. N., Khan, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Templating+quantum+dot+to+phase-transformed+electrospun+TiO(2)+nanofibers+for+enhanced+photo-excited+electron+injection.">Templating quantum dot to phase-transformed electrospun TiO(2) nanofibers for enhanced photo-excited electron injection.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 4 (2), 3837-3845 (2012).</li><li>Puigmarti-Luis, J., Schaffhauser, D., Burg, B. R., Dittrich, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Microfluidic+Approach+for+the+Formation+of+Conductive+Nanowires+and+Hollow+Hybrid+Structures.">A Microfluidic Approach for the Formation of Conductive Nanowires and Hollow Hybrid Structures.</a> Adv. Mater. 22, 2255-22 (2010).</li><li>Edie, D. D., Fox, N. K., Barnett, B. C., Fain, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Melt-spun+noncircular+carbon-fibers.">Melt-spun noncircular carbon-fibers.</a> Carbon. 24, 477-482 (1986).</li><li>Park, S. J., Seo, M. K., Shim, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+fiber+shapes+on+physical+characteristics+of+non-circular+carbon+fibers-reinforced+composites.">Effect of fiber shapes on physical characteristics of non-circular carbon fibers-reinforced composites.</a> Mater. Sci. Eng. A Struct. 352, 34-39 (2003).</li><li>Haile, W. A., Phillips, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+grooved+polyester+fiber+for+wet+lay+applications.">Deep grooved polyester fiber for wet lay applications.</a> Tappi. 78, 139-142 (1995).</li><li>Yamada, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiative+properties+of+fibers+with+non-circular+cross+sectional+shapes.">Radiative properties of fibers with non-circular cross sectional shapes.</a> J. Quant. Spectrosc. Ra. 73, 261-272 (2002).</li><li>Kopp, V. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chiral+fiber+gratings.">Chiral fiber gratings.</a> Science. 305, 74-75 (2004).</li><li>Thangawng, A. L., Howell, P. B., Richards, J. J., Erickson, J. S., Ligler, F. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+sheath-flow+microfluidic+device+for+micro/nanomanufacturing:+fabrication+of+hydrodynamically+shaped+polymer+fibers.">A simple sheath-flow microfluidic device for micro/nanomanufacturing: fabrication of hydrodynamically shaped polymer fibers.</a> Lab Chip. 9, 3126-3130 (2009).</li><li>Thangawng, A. L., Howell, P. B., Spillmann, C. M., Naciri, J., Ligler, F. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=UV+polymerization+of+hydrodynamically+shaped+fibers.">UV polymerization of hydrodynamically shaped fibers.</a> Lab Chip. 11, 1157-1160 (2011).</li><li>Thangawng, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+hard+microflow+cytometer+using+groove-generated+sheath+flow+for+multiplexed+bead+and+cell+assays.">A hard microflow cytometer using groove-generated sheath flow for multiplexed bead and cell assays.</a> Anal. Bioanal. Chem. 398, 1871-1881 (2010).</li><li>Mott, D. R., Howell Jr, ., B, P., Obenschain, K. S., Oran, E. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Numerical+Toolbox:+An+approach+for+modeling+and+optimizing+microfluidic+components.">The Numerical Toolbox: An approach for modeling and optimizing microfluidic components.</a> Mech. Res. Commun. 36, 104-109 (2009).</li><li>Mott, D. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toolbox+for+the+design+of+optimized+microfluidic+components.">Toolbox for the design of optimized microfluidic components.</a> Lab Chip. 6, 540-549 (2006).</li><li>Howell Jr, ., B, P., Ligler, F. S., Shields, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sheath+fow+device+and+method.">Sheath fow device and method.</a> United States patent US20110193259. , (2011).</li><li>Howell, P. B., Ligler, F. S., Shields, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Creating+sheathed+flow+for+applications+e.g.+particle+counting,+by+introducing+sheath+and+core+streams+at+proximal+end+of+channel+that+creates+multiple+sheathed+flows,+and+polymerizing+multiple+sheathed+flows+to+form+multiple+fibers.">Creating sheathed flow for applications e.g. particle counting, by introducing sheath and core streams at proximal end of channel that creates multiple sheathed flows, and polymerizing multiple sheathed flows to form multiple fibers.</a> United States patent US2011193259-A1. , (2009).</li><li>Mott, D., Howell Jr, ., B, P., Ligler, F. S., Fertig, S., Bobrowski, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sheath+flow+device+and+method.">Sheath flow device and method.</a> United States patent US20090208372. , (2009).</li><li>Daniele, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+and+continuous+hydrodynamically+controlled+fabrication+of+biohybrid+microfibers.">Rapid and continuous hydrodynamically controlled fabrication of biohybrid microfibers.</a> Adv. Funct. Mater. 23, 698-704 (2012).</li><li>Howell, P. B., Mott, D., Golden, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Numerical+toolbox+for+design+of+fluidic+components+and+systems.">Numerical toolbox for design of fluidic components and systems.</a> United States patent US20080221844. , (2008).</li><li>Shields, A. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrodynamically+directed+multiscale+assembly+of+shaped+polymer+fibers.">Hydrodynamically directed multiscale assembly of shaped polymer fibers.</a> Soft Matter. 8, 6656-6660 (2012).</li><li>Boyd, D. A., Shields, A. R., Naciri, J., Ligler, F. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrodynamic+shaping,+polymerization,+and+subsequent+modification+of+thiol+click+fibers.">Hydrodynamic shaping, polymerization, and subsequent modification of thiol click fibers.</a> ACS Appl. Mater. Inter. 5, 114-119 (2012).</li><li>Daniele, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+and+Continuous+Hydrodynamically+Controlled+Fabrication+of+Biohybrid+Microfibers.">Rapid and Continuous Hydrodynamically Controlled Fabrication of Biohybrid Microfibers.</a> Adv. Funct. Mater. 23, 698-704 (2013).</li><li>Boyd, D. A., Shields, A. R., Howell, P. B., Ligler, F. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+fabrication+of+uniquely+shaped+thiol-ene+microfibers+using+a+two-stage+hydrodynamic+focusing+design.">Design and fabrication of uniquely shaped thiol-ene microfibers using a two-stage hydrodynamic focusing design.</a> Lab Chip. 13, 3105-3110 (2013).</li></ol>

براءات الاختراع المذكورة في المراجع متاحة للحصول على ترخيص من وزارة البحرية<a href="http://www.nrl.navy.mil/doing-business/tech-transfer/">(http://www.nrl.navy.mil/doing-business/tech-transfer/).</a>

تصنيع ألياف البوليمر باستخدام نهج تدفق غمد له مزايا متعددة بالمقارنة مع تقنيات تصنيع الألياف الأخرى. واحدة من تلك المزايا هي القدرة على تصنيع الألياف باستخدام تركيبات كاشف مختلفة. على الرغم من أن مجموعة محددة ثيول ين قدمت هنا، عدة نقرات ثيول أخرى (بما في ذلك ثيول-ene) تركيبات الكيمياء تعمل بشكل جيد على قدم المساواة. ويمكن استخدام مجموعة واسعة من تركيبات أخرى لإنتاج الألياف طالما أن محلول غمد هو miscible مع المواد الأساسية التي سيتم بلمرة. كما أن إدراجات مثل الألياف النانوية والجسيمات والخلايا ممكنة طالما أن مساهمات هذه الإضافات في لزوجة محلول ما قبل الأوليمر تؤخذ في الاعتبار.
Thiol فوق الكيمياء هي مجموعة فرعية من الأسرة الكيمياء انقر التي يمكن أن تعلق مجمع مع مجموعة ثيول بشكل مشترك إلى مجمع مع إما alkene (السندات المزدوجة) أو alkyne (السندات الثلاثية) مجموعة وظيفية من قبل الأشعة فوق البنفسجية الضوئية الضوئية. و يطلق على ردود الفعل التي تنطوي على alkenes ردود فعل ثيول-ene، و يطلق على ردود الفعل التي تنطوي على الألكينات ردود فعل ثيول-yne. واحد بي السندات (من alkene أو alkyne) سوف نعلق على مجموعة ثيول واحد على الأشعة فوق البنفسجية الخفيفة. العملية تناسبها جيدا داخل الأسرة انقر من ردود الفعل، وقد استخدمت بشكل فعال في قناة microfluidic لدينا لإنتاج ألياف من مختلف الأشكال(على سبيل المثال الجولة، على شكل شريط، مرساة مزدوجة) من العديد من ثيول انقر فوق مكونات البداية.
ميزة محددة للطريقة المبينة هنا بالمقارنة مع معظم العمليات المماثلة الأخرى هي القدرة على التحكم في كل من شكل وحجم الأليافالمنتجة (الشكل 4A-H). من خلال تصميم قناة لديها خطوط أو شيفرونات أو عظام الرنجة ، سيكون للألياف المنتجة شكل مقطع عرضي مختلف. بشكل عام ، تكون الخطوط مفيدة لإنتاج أشكال مستديرة أو لإدخال تيارات غمد إضافية لتطويق الجداول التي تم تشكيلها مسبقا ونقلها بعيدا عن جدران القناة قبل البلمرة. تقلل الخطوط الرأسية البعد العمودي في وسط الدفق الشكلي، مع الحفاظ على التماثل الأفقي. تقلل عظام الرنجة من البعد الرأسي لجانب واحد من الدفق على شكل ، مما ينتج عدم التماثل. يمكن خلط أدوات التشكيل هذه في مجموعات لا حصر لها. كما يمكن استخدام عدد الميزات المكافئة(أي 7 شيفرونات مقابل 10 شيفرونات) لإنتاج ألياف ذات ملفات تعريف مقطعية مختلفة.
بالإضافة إلى القدرة على التحكم في شكل الألياف ، فإن منهجية تصنيع الألياف المقدمة تتيح أيضا القدرة على التحكم في حجم الألياف المصنعة ، حتى باستخدام تجميع تدفق غمد واحد(على سبيل المثال الشكل 1). ضبط نسبة معدل التدفق الأساسي: هو وسيلة واحدة لتصنيع الألياف مع مناطق مختلفة عبر القطاعات. من الممكن أيضا التحكم في حجم الألياف عن طريق ضبط تصميم القناة ليكون لها مراحل غمد إضافية. سواء حدث التشكيل في مرحلة واحدة أو أكثر ، يمكن استخدام مرحلة نهائية بسيطة لتقليل حجم النواة دون تغيير الشكل.
إن السهولة التي يمكن بها استخدام العديد من تركيبات الكاشف لإنتاج ألياف من مختلف الأشكال والأحجام باستخدام تصميم القناة الدقيقة هذا ستكون مفيدة في مجموعة واسعة من التطبيقات ، من هندسة الأنسجة إلى الاتصالات البصرية إلى المنسوجات الذكية.

سقالاتالأنسجة 1 ، المواد المركبة2، الاتصالات البصرية3، والمواد الهجينة موصل4 هي مجالات البحث باستخدام ألياف البوليمر المتخصصة. وتشمل الطرق التقليدية لتصنيع الألياف البثق تذوب، والغزل، والرسم، الصب و electrospinning. معظم ألياف البوليمر التي تنتجها هذه الأساليب تظهر المقاطع العرضية المستديرة الناتجة عن التوتر السطحي بين البوليمر والهواء أثناء التصنيع. ومع ذلك، قد الألياف مع المقاطع العرضية غير الالتفافية تعزيز الخصائص الميكانيكية للموادالمركبة 5،6،وزيادة مساحة السطح إلى حجم النسب، والسيطرة على التبول أو فتل7،وتستخدم كممرموجي 8 أو المستقطبات9.
إنتاج ألياف البوليمر المتخصصة من قبل أنظمة microfluidic توظيف تيار واحد (تدفق غمد) لمحاصرة وتشكيل تيار آخر (تدفق الأساسية) جذابة بسبب ظروف خفيفة والقدرة على الإنتاج المستمر للألياف قابلة للاستنساخ للغاية. أنتجت التجارب الأولية ألياف مستديرة بأحجام تعتمد على معدلات التدفق النسبي لسوائل prepolymer وs غمد10-12. اكتشاف أن الأخادير في الجزء العلوي والسفلي من قناة microfluidic يمكن أن ينحرف غمد لإنتاج شكل محدد سلفا للتيار الأساسية13،14 أدى إلى التكنولوجيا لتوليد أشكال الألياف أكثر تعقيدا10-12،15-17.
وقد أظهرت المحققين NRL الميزات التقنية الحرجة التالية13-21:
<ol><li>يمكن استخدام مجموعة متنوعة من ميزات التشكيل لتوجيه سائل الغمد لتشكيل التيار الأساسي: يمكن تكوين الأخادير أو التلال كخطوط أو شيفرونات أو عظام الرنجة.</li>
	<li>يمكن تعيين مربع أدوات لهذه الميزات إلى نتيجة التدفق المطلوبة.</li>
	<li>يمكن إنشاء القنوات الدقيقة باستخدام تقنيات الطباعة الحجرية أو صب أو الطحن أو الطباعة. يجب ألا تذوب مواد الركيزة أو تتآكل في حلول ما قبل البوليمر أو الغمد ، وبالنسبة للبلمرة الضوئية ، يجب أن تكون الطبقات الخارجية شفافة للأشعة فوق البنفسجية.</li>
	<li>يمكن تغيير الشكل الذي تم إنشاؤه بواسطة مجموعة واحدة من ميزات التشكيل عن طريق تغيير معدلات التدفق عبر القناة. COMSOL المحاكاة المتعددة الفيزياء لتدفق السوائل في القنوات الدقيقة قادرة على التنبؤ بالسوائل الناتجة والأشكال الألياف.</li>
	<li>مطابقة اللزوجة والمرحلة (hydrophilicity) من غمد والسوائل الأساسية أمر بالغ الأهمية لتجنب عدم الاستقرار نوع التواء، الناشئة عن الاختلاف في سلالة القص عبر واجهة السوائل. إذا كان هناك لزوجة كبيرة أو مرحلة عدم تطابق التواء لزج يمكن أن يحدث، وربما تشوه شكل الألياف النهائي أو حتى انسداد القنوات الدقيقة.</li>
	<li>يمكن تشكيل الألياف عن طريق الصب أو البلمرة ، ولكن البلمرة توفر المزيد من التحكم في الشكل.</li>
	<li>يجب أن تحدث البلمرة (تدليس السائل الأساسي) قبل الخروج من القناة الدقيقة. ومع ذلك، قد يؤدي بطء البلمرة داخل القناة إلى زيادة في اللزوجة، مما يؤثر على شكل الألياف أو حتى انسداد القناة. يجب التحكم بعناية في وقت وموقع أحداث البلمرة.</li>
	<li>نظرا لحركية التفاعل السريع ، فإن البلمرة الحرة الناجمة عن الصور ، وخاصة كيمياء النقر المستندة إلى ثيول ، مناسبة تماما لإنتاج الألياف.</li>
	<li>يمكن تغيير معدلات التدفق النسبي أثناء التصنيع لإنشاء أقطار ألياف غير قابلة للانسيابية.</li>
	<li>يمكن دمج مجموعات متعددة من ميزات التشكيل في قناة واحدة للأسباب التالية:<ol type="a">
<li>لفصل وظائف التشكيل والتحجيم</li>
		<li>لإنشاء ألياف متعددة الطبقات أو مجوفة</li>
		<li>لإنتاج ألياف متعددة من قناة واحدة microfluidic</li>
	</ol>
</li>
	<li>البلورات السائلة mesogens أدرجت في البوليمر بتركيزات منخفضة جدا تظهر birefringence تحت الضوء المستقطب، مما يشير إلى أن جزيئات البوليمر يمكن أن تكون محاذاة على طول محور الألياف.</li>
	<li>يمكن دمج الخلايا في prepolymers هيدروجيل متوافقة بيولوجيا والبقاء على قيد الحياة عملية التصنيع مع قابلية عالية للحياة22.</li>
</ol>عند تصنيع ألياف البوليمر باستخدام التركيز الهيدروديناميكي من خلال تيار غمد لتشكيل تيار ما قبل البوليمر ، واختيار مواد البوليمر هو خطوة أولى عملية. يجب تحديد البوليمرات المناسبة، وكيمياء البادئ المقابلة، وسوائل الغمد ضمن المبادئ التوجيهية التالية:
<ol><li>البوليمر وسوائل غمد هي miscible وهي من لزوجة مماثلة. على سبيل المثال، يمكن لمحلول أحادي المائية استخدام الماء كسائل غمد قابل للتطبيق، ولكن لا يمكن استخدام الهيكسان كسائل غمد.</li>
	<li>يجب أن يكون لآلية البلمرة حركية سريعة بما يكفي لترسيخ السائل الأساسي بعد تشكيلها وقبل خروج الألياف مباشرة من القناة.</li>
</ol>بعد اختيار المواد، يجب تصميم قناة صغيرة لتوليد شكل وحجم الألياف المطلوبة. لتحديد ملامح تشكيل المطلوبة (المشارب، الرنجة، شيفرونات)، يمكن استخدام برامج ديناميات السوائل الحسابية للتنبؤ أنماط تدفق السوائل. ملامح تشكيل نقل السائل غمد حول السائل الأساسية. بشكل عام، تتحرك المشارب سائل الغمد عبر الجزء العلوي والسفلي من القناة من جانب إلى آخر، في حين أن عظام الرنجة وال شيفرونات تحرك السائل بعيدا عن الجانبين نحو أعلى و / أو أسفل القناة ومن ثم العودة نحو وسط القناة مباشرة تحت نقطة الهيكل. يؤثر عدد الأخاد المتكررة في أعلى وأسفل القناة على الدرجة التي يتم بها توجيه سائل الغمد. نسبة معدلات تدفق السائل الأساسية وغمد أيضا التوسط في التأثير. وقد أثبتت المحاكاة باستخدام برنامج COMSOL Multiphysics موثوق بها في تقييم تفاعلات ملامح تشكيل ونسب معدل التدفق للتنبؤ الشكل المقطعي العرضي. توفر عمليات المحاكاة هذه أيضا رؤية مفيدة لنشر المذابات بين اللب والأغماد مع حجم القناة واللزوجة ومعدلات التدفق المقترحة.
إذا كان الشكل المعقد مرغوبا فيه ، مثل "المرساة المزدوجة" الموصوفة في Boyd et al. 23، فمن المفيد لفصل وظائف تشكيل والتحجيم. يمكن إنشاء شكل معقد مع مجموعة واحدة من الميزات ومن ثم يمكن استخدام هيكل واحد الأخدود وضعت استراتيجيا عند مدخل تيار غمد الثاني لتقليل المنطقة المقطعية العرضية من تيار polymerizable دون تغيير كبير في شكله.
مثال آخر لتصميم القنوات الدقيقة المعقدة يمكن أن تولد ألياف متعددة الطبقات. في هذا التصميم، يتم تقديم مجموعات متتابعة من ميزات التشكيل وسوائل الكسوة الإضافية. ويمكن تعزيز هذه التدفقات متحدة المركز في ألياف صلبة من الكسوة الأساسية أو أنابيب مجوفة. سيتم تقديم مثال على هذا الجهاز أدناه.
بمجرد اختيار تصميم الجهاز microfluidic ، يمكن أن تبدأ عملية تصنيع القنوات الدقيقة. وتشمل أدوات التصنيع التي يمكن استخدامها الطباعة الحجرية الناعمة، طحن CNC، النقش الساخن والطباعة ثلاثية الأبعاد. بغض النظر عن الأدوات المستخدمة، من المهم أن ندرك أن الميزات التي أدخلت عن طريق الخطأ في جدار القناة microfluidic سوف توجه أيضا تدفق غمد ويمكن أن يؤدي إلى انحرافات قابلة للاستنساخ للغاية في شكل مقطعي لجميع الألياف المصنوعة باستخدام هذا الجهاز. وينبغي أيضا اختيار مواد الركيزة القنوات الدقيقة بعناية لتكون قوية جسديا، خامل كيميائيا، ومقاومة للضرر الأشعة فوق البنفسجية. على سبيل المثال، يمكن إلقاء بوليديمثيلسيل أوكسان (PDMS) بسهولة، ويوفر أختام تشبه طوقا، وهو شفاف للأشعة فوق البنفسجية؛ PDMS مفيدة لأعلى شفافة من القناة، ولكن ليس الجانبين وأسفل القناة، والتي تحتاج إلى مزيد من الصلابة.
في نهاية المطاف ، من خلال إدخال السوائل الأساسية والغماد المختارة بشكل صحيح بمعدلات التدفق المتوقعة من خلال محاكاة ديناميكيات السوائل ، فإن ميزات التشكيل ستولد ملف السوائل المناسب ومصباح معالجة الأشعة فوق البنفسجية المصب سوف يرسخ ألياف البوليمر المصممة. البثق المستمر للألياف البلمرة من القناة يمكن أن توفر الألياف القابلة للاستنساخ في أطوال محدودة فقط من حجم خزانات السوائل.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="685">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:197px;">Pentaerythritol tetrakis 3-mercaptopropionate</td>
			<td style="width:99px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:139px;">381462</td>
			<td style="width:251px;">See references</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:197px;">1.7-Octadiyne</td>
			<td style="width:99px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:139px;">161292</td>
			<td style="width:251px;">See references</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:197px;">2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenone</td>
			<td style="width:99px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:139px;">196118</td>
			<td style="width:251px;">See references</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:197px;">Polyethylene glycol 400</td>
			<td style="width:99px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:139px;">202398</td>
			<td style="width:251px;">Polyethylene glycol 200 or 600, dextrose, or glycerol may be substituted</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:197px;">Sylgard 184&#160;</td>
			<td style="width:99px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:139px;">761036</td>
			<td style="width:251px;">QSIL 216, OptiTec 7020, or GS RTV 615 may be substituted</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;"></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td colspan="2" height="22" style="height:22px;">Table of Specific Equipment</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:197px;">Equipment</td>
			<td style="width:99px;">Company</td>
			<td style="width:139px;">Catalogue number</td>
			<td style="width:251px;">Comments</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:197px;">MiniMill</td>
			<td style="width:99px;">Haas</td>
			<td style="width:139px;">MINIMILL</td>
			<td style="width:251px;">Any NC code interpreting 2.5 axis (or higher) mill may be substituted</td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:197px;">Syringe pumps (3)</td>
			<td style="width:99px;">Harvard Apparatus</td>
			<td style="width:139px;">702212</td>
			<td style="width:251px;">Syringe pumps that can be programmed to deliver the desired volume flow rates may be substituted</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:197px;">Tygon tubing (3 m)</td>
			<td style="width:99px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:139px;">14-169-13A</td>
			<td style="width:251px;">NA</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:197px;">PEEK tubing</td>
			<td style="width:99px;">Upchurch Scientific</td>
			<td style="width:139px;">1435</td>
			<td style="width:251px;">NA</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:197px;">HPLC fittings</td>
			<td style="width:99px;">Upchurch Scientific</td>
			<td style="width:139px;">1457</td>
			<td style="width:251px;">NA</td>
		</tr>
		<tr height="67">
			<td height="67" style="height:67px;width:197px;">BlueWave 200 UV lamp with stand and light guides</td>
			<td style="width:99px;">Dymax</td>
			<td style="width:139px;">38905; 38477; 39700</td>
			<td style="width:251px;">Any guided UV source that delivers 300-450 nm, &#62;200 mW/cm2 may be substituted</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:197px;">500 ml beaker</td>
			<td style="width:99px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:139px;">FB-100-600</td>
			<td style="width:251px;">Any vessel of approximately the same size and shape may be substituted</td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:197px;">Ring stand</td>
			<td style="width:99px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:139px;">S47807</td>
			<td style="width:251px;">Any ring stand capable of mounting a clamped sheath flow apparatus above the level of the syringe pumps may be substituted</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:197px;">Ring stand clamp holder (2)</td>
			<td style="width:99px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:139px;">S02625</td>
			<td style="width:251px;">Any ring stand clamp holder capable of holding the clamps may be substituted</td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:197px;">Ring stand clamps (2)</td>
			<td style="width:99px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:139px;">02-216-352</td>
			<td style="width:251px;">Any ring stand clamp capable of holding the clamped sheath flow apparatus and light guides may be substituted</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:197px;">1, 5, and 60 ml Syringes</td>
			<td style="width:99px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:139px;">14-823-16H; 14-823-16D; 14-820-11</td>
			<td style="width:251px;">Any syringe with known inner diameter and sufficient volume may be substituted</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:197px;">Poly(methylmethacrylate) (3.2 mm)</td>
			<td style="width:99px;">McMaster-Carr</td>
			<td style="width:139px;">8560K239</td>
			<td style="width:251px;">Polycarbonate and cyclic olefin copolymer may be substituted</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:197px;">Polyether ether ketone (3.2 mm)</td>
			<td style="width:99px;">McMaster-Carr</td>
			<td style="width:139px;">8504K25</td>
			<td style="width:251px;">Solvent resistant machinable materials may be substituted</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:197px;">Aluminum (3.2, 9.5 mm)</td>
			<td style="width:99px;">McMaster-Carr</td>
			<td style="width:139px;">1651T41; 9246K23</td>
			<td style="width:251px;">Substitute other materials as needed</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

microfluidic fabrication of polymeric and biohybrid fibers with predesigned size and shape

يمكن توجيه سائل "غمد" يمر عبر قناة microfluidic عند انخفاض عدد رينولدز حول تيار "أساسي" آخر واستخدامه لإملاء الشكل وكذلك قطر تيار أساسي. تم تصميم الأخادير في الجزء العلوي والسفلي من قناة microfluidic لتوجيه السائل غمد وتشكيل السائل الأساسي. من خلال مطابقة لزوجة وهيدروفيليا الغمد والسوائل الأساسية ، يتم تقليل الآثار بين البينية ويمكن تشكيل أشكال السوائل المعقدة. تحديد معدلات التدفق النسبي للغماد والسوائل الأساسية يحدد المنطقة المقطعية من السائل الأساسي. وقد تم إنتاج الألياف بأحجام تتراوح بين 300 نانومتر إلى ~ 1 ملم، ويمكن أن تكون الألياف العرضية مستديرة أو مسطحة أو مربعة أو معقدة كما هو الحال مع ألياف المرساة المزدوجة. البلمرة من السائل الأساسية المصب من المنطقة تشكيل يقوي الألياف. الكيمياء فوق فوتونيتييد هي مناسبة تماما لبوليمرة السريع للسائل الأساسية عن طريق التشعيع مع الأشعة فوق البنفسجية. وقد تم إنتاج الألياف مع مجموعة واسعة من الأشكال من قائمة من البوليمرات بما في ذلك بلورات السائل، بولي (ميثيل ميثيلهاكريلات)، ثيول-ene وراتنجات ثيول-ين، غليكول البولي ايثيلين، ومشتقات هيدروجيل. الحد الأدنى من القص خلال عملية تشكيل وظروف البلمرة خفيفة أيضا يجعل عملية التصنيع مناسبة تماما لتغليف الخلايا والمكونات البيولوجية الأخرى.

تم استخدام تصميم بسيط من مرحلتين ، باستخدام الأخافير التشكيلية وثلاثة مدخلات حل ، لإنشاء ألياف مجوفة(الشكل 1). تم استخدام محاكاة COMSOL لتحديد نسب معدل التدفق المناسبة للحصول على الحجم المقطعي المطلوب(الشكل 1، فيديو ESI). مزيج من الطحن والقوالب أنتجت مكونات التجمع تدفق غمد لتصنيع الألياف (الشكل 2). وشملت الجمعية الكاملة جهاز تدفق غمد، والألياف البصرية المقترنة ليزر الأشعة فوق البنفسجية، وثلاث مضخات حقنة، وحمام جمع (الكأس)، وبكرة جمع الألياف(الشكل 3).
بدأ بلمرة مواد الكسوة من قبل مصدر ضوء الأشعة فوق البنفسجية ، وتم قذف الألياف المجوفة من القناة الدقيقة في حمام التجميع. تشكلت الألياف وتم جمعها بشكل مستمر حتى تم إيقاف تشغيل ضوء الأشعة فوق البنفسجية. استمر إنتاج الألياف لدقائق وولدت ألياف واحدة أكثر من متر في الطول. وكانت الألياف المصنوعة في ظل هذه الظروف قطرها حوالي 200 ميكرومتر. تم تصور بنية الألياف باستخدام المجهر البصري والإلكترون. الألياف كان لها شكل بيضاوي مع نواة جوفاء. تم استخدام العمل الشعري لإدخال السائل والفقاعات في المناطق الداخلية من الألياف وأكد أن الهيكل المجوف كان مستمرا على طول الألياف(الشكل 4A).
<img alt="Figure 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50958/50958fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50958/50958fig1.jpg"> الشكل 1 - الأرقام 1- الأرقام 1 تصميم الجهاز تدفق غمد و COMSOL البيانات. تم اختيار جهاز التصنيع من قسمين مع الأخافير المستقيمة لإنتاج ألياف مجوفة (تدور حول محور س 45 درجة). توضح محاكاة COMSOL على اليسار كيف تؤثر نسب معدل التدفق الأساسية:الكسوة:الغمد (الأرقام أقل من كل محاكاة) على الحجم النهائي للألياف المجوفة. المقطع العرضي microchannel هو 1 مم × 0.75 ملم، والمشارب هي 0.38 ملم واسعة و 250 ميكرومتر عميق. المشارب هي في ∠45 درجة بالنسبة للقناة.
<img alt="Figure 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50958/50958fig2highres.jpg" width="500"> الشكل 2 - الأرقام 2- الأرقام التي تم عرض انفجرت من التجمع تدفق غمد. من أعلى إلى أسفل،(أ)مدخل تشاك، (ب) صفيحة الربط، (C) غطاء القنوات الدقيقة، (D) قاعدة القنوات الدقيقة، (E) لوحة الربط. مكونات مصنوعة من الألومنيوم والألومنيوم، COC (أو PDMS)، COC (أو PEEK) والألومنيوم، على التوالي. الثقوب متباعدة بانتظام استيعاب مسامير التجميع.
<img alt="Figure 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50958/50958fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50958/50958fig3.jpg"> الشكل 3 - الأرقام 3- الأرقام التي يمكن أن صورة التخطيط ونظرة عامة تخطيطية. يتضمن الإعداد تجميع تدفق الغمد المضمون عموديا فوق الكأس الذي يحتوي على حمام مائي ، ليزر الألياف البصرية للpopolymerization ، ثلاث مضخات حقن ، ومغزل لجمع ألياف البوليمر. Inset يظهر تجميع التصنيع مع إضاءة الأشعة فوق البنفسجية. أ)غمد والمداخل الأساسية،(ب)قناة microfluidic، (C) ضوء الأشعة فوق البنفسجية، (د) خزان جمع، (ه) الألياف البوليمرية التي يتم جمعها.
<img alt="Figure 4" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50958/50958fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50958/50958fig4.jpg"> الشكل 4 - الأرقام 4- الأرقام التي تم ال البصرية والمسح الضوئي صور المجهر الإلكتروني من الألياف المصنوعة باستخدام التركيز الهيدروديناميكي. وقد تم تصنيع الألياف في الأشكال التالية باستخدام التركيز الهيدروديناميكي: (أ) أنابيب جوفاء، (ب) شرائط مستطيلة، (ج) شرائط مرنة رقيقة، (D) مثلثات، (ه) الفاصوليا، (F) سلسلة من اللؤلؤ، (G) جولة الألياف مع جزءا لا يتجزأ من الكربون nanofiber، و (H) مرساة مزدوجة على شكل. الألياف مصنوعة من مواد مختلفة بما في ذلك الأكريلات والميثاكريلات والثيول إينيس.
 <a href="/files/ftp_upload/50958/ESI_Video.mp4" target="_blank">فيديو ESI.</a> قطعة أرض المنتجة في COMSOL Multiphysics تصور نصف microchannel مع الأساسية، الكسوة، وسوائل غمد دخول الجهاز واجتياز اثنين من مرحلة تدفق تغيير الأخافير الشريط قطري. الأساسية، الكسوة، ومعدلات تدفق غمد محاكاة هي 1 و 28 و 256 ميكرولتر / دقيقة، على التوالي. يمثل الفيديو ~ 6 ثوان في الوقت الحقيقي ، تباطأ 6 أضعاف لأغراض توضيحية.

Watch this Scientific Journal Video about Microfluidic Fabrication of Polymeric and Biohybrid Fibers with Predesigned Size and Shape at JoVE.com

Microfluidic Fabrication of Polymeric and Biohybrid Fibers with Predesigned Size and Shape

يمكن توجيه سوائل متجاورة تمر عبر قناة ميكروفلويدية مخدد لتشكيل غمد حول جوهر ما قبلpolymer؛ وبالتالي تحديد الشكل والمقطع العرضي. البلمرة الضوئية ، مثل كيمياء النقر على ثيول ، مناسبة تماما لترسيخ السائل الأساسي بسرعة في الألياف الدقيقة ذات الحجم والشكل المحددين مسبقا.

تصنيع ميكروفلويديك من الألياف البوليمرية والحيوية مع الحجم والشكل المصمم مسبقا

A &#8220;sheath&#8221; fluid passing through a microfluidic channel at low Reynolds number can be directed around another &#8220;core&#8221; stream and ...

microfluidic-fabrication-polymeric-biohybrid-fibers-with-predesigned

Research

JoVE Journal

Bioengineering

8.4K Views.  US Naval Research Laboratory. يمكن توجيه سوائل متجاورة تمر عبر قناة ميكروفلويدية مخدد لتشكيل غمد حول جوهر ما قبلpolymer؛ وبالتالي تحديد الشكل والمقطع العرضي. البلمرة الضوئية ، مثل كيمياء النقر على ثيول ، مناسبة تماما لترسيخ السائل الأساسي بسرعة في الألياف الدقيقة ذات الحجم والشكل المحددين مسب...

Video: Microfluidic Fabrication of Polymeric and Biohybrid Fibers with Predesigned Size and Shape

Microfluidic Chip Fabrication and Method to Detect Influenza

Fast and effective diagnostics play an important role in controlling infectious disease by enabling effective patient management and treatment. Here, we present an integrated microfluidic thermoplastic chip with the ability to amplify influenza A virus in patient nasopharyngeal (NP) swabs and aspirates. Upon loading the patient sample, the microfluidic device sequentially carries out on-chip cell lysis, RNA purification and concentration steps within the solid phase extraction (SPE), reverse transcription (RT) and polymerase chain reaction (PCR) in RT-PCR chambers, respectively. End-point detection is performed using an off-chip Bioanalyzer (Agilent Technologies, Santa Clara, CA). For peripherals, we used a single syringe pump to drive reagent and samples, while two thin film heaters were used as the heat sources for the RT and PCR chambers. The chip is designed to be single layer and suitable for high throughput manufacturing to reduce the fabrication time and cost. The microfluidic chip provides a platform to analyze a wide variety of virus and bacteria, limited only by changes in reagent design needed to detect new pathogens of interest.

An integrated microfluidic thermoplastic chip has been developed for use as a molecular diagnostic. The chip performs nucleic acid extraction, reverse transcriptase, and PCR. Methods for fabricating and running the chip are described.

ميكروفلويديك تصنيع المعالج وطريقة للكشف عن الأنفلونزا

Fast  and effective diagnostics play an important role in controlling infectious  disease by enabling effective patient management and treatment. Here, we ...

Microfluidic Picoliter Bioreactor for Microbial Single-cell Analysis: Fabrication, System Setup, and Operation

In this protocol the fabrication, experimental setup and basic operation of the recently introduced microfluidic picoliter bioreactor (PLBR) is described in detail. The PLBR can be utilized for the analysis of single bacteria and microcolonies to investigate biotechnological and microbiological related questions concerning, e.g.&#160;cell growth, morphology, stress response, and metabolite or protein production on single-cell level. The device features continuous media flow enabling constant environmental conditions for perturbation studies, but in addition allows fast medium changes as well as oscillating conditions to mimic any desired environmental situation. To fabricate the single use devices, a silicon wafer containing sub micrometer sized SU-8 structures served as the replication mold for rapid polydimethylsiloxane casting. Chips were cut, assembled, connected, and set up onto a high resolution and fully automated microscope suited for time-lapse imaging, a powerful tool for spatio-temporal cell analysis. Here, the biotechnological platform organism Corynebacterium glutamicum&#160;was seeded into the PLBR and cell growth and intracellular fluorescence were followed over several hours unraveling time dependent population heterogeneity on single-cell level, not possible with conventional analysis methods such as flow cytometry. Besides insights into device fabrication, furthermore, the preparation of the preculture, loading, trapping of bacteria, and the PLBR cultivation of single cells and colonies is demonstrated. These devices will add a new dimension in microbiological research to analyze time dependent phenomena of single bacteria under tight environmental control. Due to the simple and relatively short fabrication process the technology can be easily adapted at any microfluidics lab and simply tailored towards specific needs.

In this protocol the fabrication, setup and basic operation of a microfluidic picoliter bioreactor (PLBR) for single-cell analysis of prokaryotic microorganisms is introduced. Industrially relevant microorganisms were analyzed as proof of principle allowing insights into growth rate, morphology, and phenotypic heterogeneity over certain time periods, hardly possible with conventional methods.

In this protocol the fabrication, experimental setup and basic operation of the recently introduced microfluidic picoliter bioreactor (PLBR) is described ...

Polymeric Microneedle Array Fabrication by Photolithography

This manuscript describes the fabrication of polymeric microneedle (MN) arrays by photolithography. It involves a simple mold-free process by using a photomask consisting of embedded micro-lenses. Embedded micro-lenses were found to influence MN geometry (sharpness). Robust MN arrays with tip diameters ranging between 41.5 &#181;m &#177; 8.4 &#181;m and 71.6 &#181;m &#177; 13.7 &#181;m, with two different lengths (1,336 &#181;m &#177; 193 &#181;m and 957 &#181;m &#177; 171 &#181;m) were fabricated. These MN arrays may provide potential applications in delivery of low molecular and macromolecular therapeutic agents through skin.

Here, we present a protocol describing a mold-free fabrication process of the polymeric microneedles by photolithography.

البوليمر تصنيع صفيف إبرة مجهرية من قبل الطباعة التصويرية

This manuscript describes the fabrication of polymeric microneedle (MN) arrays by photolithography. It involves a simple mold-free process by using a ...

Fabrication of a Bioactive, PCL-based "Self-fitting" Shape Memory Polymer Scaffold

Tissue engineering has been explored as an alternative strategy for the treatment of critical-sized cranio-maxillofacial (CMF) bone defects. Essential to the success of this approach is a scaffold that is able to conformally fit within an irregular defect while also having the requisite biodegradability, pore interconnectivity and bioactivity. By nature of their shape recovery and fixity properties, shape memory polymer (SMP) scaffolds could achieve defect &#8220;self-fitting.&#8221; In this way, following exposure to warm saline (~60 &#186;C), the SMP scaffold would become malleable, permitting it to be hand-pressed into an irregular defect. Subsequent cooling (~37 &#186;C) would return the scaffold to its relatively rigid state within the defect. To meet these requirements, this protocol describes the preparation of SMP scaffolds prepared via the photochemical cure of biodegradable polycaprolactone diacrylate (PCL-DA) using a solvent-casting particulate-leaching (SCPL) method. A fused salt template is utilized to achieve pore interconnectivity. To realize bioactivity, a polydopamine coating is applied to the surface of the scaffold pore walls. Characterization of self-fitting and shape memory behaviors, pore interconnectivity and in vitro bioactivity are also described.

Fabrication of a Bioactive, PCL-based &quot;Self-fitting&quot; Shape Memory Polymer Scaffold

Scaffolds capable of fitting within cranio-maxillofacial (CMF) bone defects while exhibiting osteoconductivity and bioactivity are of interest. This protocol describes the preparation of a shape memory scaffold based on polycaprolactone diacrylate (PCL-DA) using a solvent-casting particulate-leaching (SCPL) method employing a fused salt template and application of a bioactive polydopamine coating.

تصنيع يستند إلى PCL النشطة بيولوجيا، &quot;تركيب الذاتي&quot; الشكل الذاكرة البوليمرات سقالة

Tissue engineering has been explored as an alternative strategy for the treatment of critical-sized cranio-maxillofacial (CMF) bone defects. Essential to ...

A Microfluidic Platform for Precision Small-volume Sample Processing and Its Use to Size Separate Biological Particles with an Acoustic Microdevice

A major advantage of microfluidic devices is the ability to manipulate small sample volumes, thus reducing reagent waste and preserving precious sample. However, to achieve robust sample manipulation it is necessary to address device integration with the macroscale environment. To realize repeatable, sensitive particle separation with microfluidic devices, this protocol presents a complete automated and integrated microfluidic platform that enables precise processing of 0.15&#8211;1.5 ml samples using microfluidic devices. Important aspects of this system include modular device layout and robust fixtures resulting in reliable and flexible world to chip connections, and fully-automated fluid handling which accomplishes closed-loop sample collection, system cleaning and priming steps to ensure repeatable operation. Different microfluidic devices can be used interchangeably with this architecture. Here we incorporate an acoustofluidic device, detail its characterization, performance optimization, and demonstrate its use for size-separation of biological samples. By using real-time feedback during separation experiments, sample collection is optimized to conserve and concentrate sample. Although requiring the integration of multiple pieces of equipment, advantages of this architecture include the ability to process unknown samples with no additional system optimization, ease of device replacement, and precise, robust sample processing.

This protocol describes a system architecture for performing automated small volume (0.15&#8211;1.5 ml) particle separations using a microfluidic device, and discusses methods to optimize acoustofluidic device performance and operation.

A منصة ميكروفلويديك لتجهيز الدقة الصغيرة الحجم عينة واستخدامها لحجم الجسيمات البيولوجية منفصلة مع Microdevice الصوتية

A major advantage of microfluidic devices is the ability to manipulate small sample volumes, thus reducing reagent waste and preserving precious sample. ...

Image-guided, Laser-based Fabrication of Vascular-derived Microfluidic Networks

This detailed protocol outlines the implementation of image-guided, laser-based hydrogel degradation for the fabrication of vascular-derived microfluidic networks embedded in PEGDA hydrogels. Here, we describe the creation of virtual masks that allow for image-guided laser control; the photopolymerization of a micromolded PEGDA hydrogel, suitable for microfluidic network fabrication and pressure head-driven flow; the setup and use of a commercially available laser scanning confocal microscope paired with a femtosecond pulsed Ti:S laser to induce hydrogel degradation; and the imaging of fabricated microfluidic networks using fluorescent species and confocal microscopy. Much of the protocol is focused on the proper setup and implementation of the microscope software and microscope macro, as these are crucial steps in using a commercial microscope for microfluidic fabrication purposes that contain a number of intricacies. The image-guided component of this technique allows for the implementation of 3D image stacks or user-generated 3D models, thereby allowing for creative microfluidic design and for the fabrication of complex microfluidic systems of virtually any configuration. With an expected impact in tissue engineering, the methods outlined in this protocol could aid in the fabrication of advanced biomimetic microtissue constructs for organ- and human-on-a-chip devices. By mimicking the complex architecture, tortuosity, size, and density of in vivo vasculature, essential biological transport processes can be replicated in these constructs, leading to more accurate in vitro modeling of drug pharmacokinetics and disease.

This protocol outlines the implementation of image-guided, laser-based hydrogel degradation to fabricate vascular-derived, biomimetic microfluidic networks embedded in poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) hydrogels. These biomimetic microfluidic systems may be useful for tissue engineering applications, generation of in vitro disease models, and fabrication of advanced "on-a-chip" devices.

صورة موجهة، التصنيع القائم على الليزر من شبكات ميكروفلويديك المستمدة الأوعية الدموية.

This detailed protocol outlines the implementation of image-guided, laser-based hydrogel degradation for the fabrication of vascular-derived microfluidic ...

Fabrication of Three-dimensional Paper-based Microfluidic Devices for Immunoassays

Paper wicks fluids autonomously due to capillary action. By patterning paper with hydrophobic barriers, the transport of fluids can be controlled and directed within a layer of paper. Moreover, stacking multiple layers of patterned paper creates sophisticated three-dimensional microfluidic networks that can support the development of analytical and bioanalytical assays. Paper-based microfluidic devices are inexpensive, portable, easy to use, and require no external equipment to operate. As a result, they hold great promise as a platform for point-of-care diagnostics. In order to properly evaluate the utility and analytical performance of paper-based devices, suitable methods must be developed to ensure their manufacture is reproducible and at a scale that is appropriate for laboratory settings. In this manuscript, a method to fabricate a general device architecture that can be used for paper-based immunoassays is described. We use a form of additive manufacturing (multi-layer lamination) to prepare devices that comprise multiple layers of patterned paper and patterned adhesive. In addition to demonstrating the proper use of these three-dimensional paper-based microfluidic devices with an immunoassay for human chorionic gonadotropin (hCG), errors in the manufacturing process that may result in device failures are discussed. We expect this approach to manufacturing paper-based devices will find broad utility in the development of analytical applications designed specifically for limited-resource settings.

We detail a method to fabricate three-dimensional paper-based microfluidic devices for use in the development of immunoassays. Our approach to device assembly is a type of multilayer, additive manufacturing. We demonstrate a sandwich immunoassay to provide representative results for these types of paper-based devices.

تصنيع أجهزة ميكروفلويديك ثلاثي الأبعاد على الورق ليمونواسايس

Paper wicks fluids autonomously due to capillary action. By patterning paper with hydrophobic barriers, the transport of fluids can be controlled and ...

Dry Film Photoresist-based Electrochemical Microfluidic Biosensor Platform: Device Fabrication, On-chip Assay Preparation, and System Operation

In recent years, biomarker diagnostics became an indispensable tool for the diagnosis of human disease, especially for the point-of-care diagnostics. An easy-to-use and low-cost sensor platform is highly desired to measure various types of analytes (e.g., biomarkers, hormones, and drugs) quantitatively and specifically. For this reason, dry film photoresist technology - enabling cheap, facile, and high-throughput fabrication - was used to manufacture the microfluidic biosensor presented here. Depending on the bioassay used afterwards, the versatile platform is capable of detecting various types of biomolecules. For the fabrication of the device, platinum electrodes are structured on a flexible polyimide (PI) foil in the only clean-room process step. The PI foil serves as a substrate for the electrodes, which are insulated with an epoxy-based photoresist. The microfluidic channel is subsequently generated by the development and lamination of dry film photoresist (DFR) foils onto the PI wafer. By using a hydrophobic stopping barrier in the channel, the channel is separated into two specific areas: an immobilization section for the enzyme-linked assay and an electrochemical measurement cell for the amperometric signal readout.
The on-chip bioassay immobilization is performed by the adsorption of the biomolecules to the channel surface. The glucose oxidase enzyme is used as a transducer for electrochemical signal generation. In the presence of the substrate, glucose, hydrogen peroxide is produced, which is detected at the platinum working electrode. The stop-flow technique is applied to obtain signal amplification along with rapid detection. Different biomolecules can quantitatively be measured by means of the introduced microfluidic system, giving an indication of different types of diseases, or, in regard to therapeutic drug monitoring, facilitating a personalized therapy.

A microfluidic biosensor platform was designed and fabricated using low-cost dry film photoresist technology for the rapid and sensitive quantification of various analytes. This single-use system allows for the electrochemical readout of on-chip-immobilized enzyme-linked assays by means of the stop-flow technique.

الفيلم الجافة على أساس مقاوم الضوء Biosensor موائع جزيئية الكهروكيميائية منصة: تصنيع الجهاز وإعداد مقايسة على شريحة، ونظام التشغيل

In recent years, biomarker diagnostics became an indispensable tool for the diagnosis of human disease, especially for the point-of-care diagnostics. An ...

Scalable Fabrication of Stretchable, Dual Channel, Microfluidic Organ Chips

A significant number of lead compounds fail in the pharmaceutical pipeline because animal studies often fail to predict clinical responses in human patients. Human Organ-on-a-Chip (Organ Chip) microfluidic cell culture devices, which provide an experimental in vitro platform to assess efficacy, toxicity, and pharmacokinetic (PK) profiles in humans, may be better predictors of therapeutic efficacy and safety in the clinic compared to animal studies. These devices may be used to model the function of virtually any organ type and can be fluidically linked through common endothelium-lined microchannels to perform in vitro studies on human organ-level and whole body-level physiology without having to conduct experiments on people. These Organ Chips consist of two perfused microfluidic channels separated by a permeable elastomeric membrane with organ-specific parenchymal cells on one side and microvascular endothelium on the other, which can be cyclically stretched to provide organ-specific mechanical cues (e.g., breathing motions in lung). This protocol details the fabrication of flexible, dual channel, Organ Chips through casting of parts using 3D printed molds, enabling combination of multiple casting and post-processing steps. Porous poly (dimethyl siloxane) (PDMS) membranes are cast with micrometer sized through-holes using silicon pillar arrays under compression. Fabrication and assembly of Organ Chips involves equipment and steps that can be implemented outside of a traditional cleanroom. This protocol provides researchers with access to Organ Chip technology for in vitro organ- and body-level studies in drug discovery, safety and efficacy testing, as well as mechanistic studies of fundamental biological processes.

Here, we present a protocol that describes the fabrication of stretchable, dual channel, organ chip microfluidic cell culture devices for recapitulating organ-level functionality in vitro.

تصنيع قابلة المط ومزدوجة القناة، رقائق موائع جزيئية الجهاز

A significant number of lead compounds fail in the pharmaceutical pipeline because animal studies often fail to predict clinical responses in human ...

A Microfluidic Platform for Stimulating Chondrocytes with Dynamic Compression

Mechanical stimuli are known to modulate biological functions of cells and tissues. Recent studies have suggested that compressive stress alters growth plate cartilage architecture and results in growth modulation of long bones of children. To determine the role of compressive stress in bone growth, we created a microfluidic device actuated by pneumatic pressure, to dynamically (or statically) compress growth plate chondrocytes embedded in alginate hydrogel cylinders. In this article, we describe detailed methods for fabricating and characterizing this device. The advantages of our protocol are: 1) Five different magnitudes of compressive stress can be generated on five technical replicates in a single platform, 2) It is easy to visualize cell morphology via a conventional light microscope, 3) Cells can be rapidly isolated from the device after compression to facilitate downstream assays, and 4) The platform can be applied to study mechanobiology of any cell type that can grow in hydrogels.

This article provides detailed methods for fabricating and characterizing a pneumatically actuating microfluidic device for chondrocyte compression.

منصة ميكروفلويديك لتحفيز الخلايا الغضروفية مع الضغط الديناميكي

Mechanical stimuli are known to modulate biological functions of cells and tissues. Recent studies have suggested that compressive stress alters growth ...