Este es el primer informe sobre andamios de hidrogel de nanocelulosa impresos en 3D donde tenemos una estructura de poro degradado y propiedades mecánicas para imitar las estructuras naturales como cartílago. Las dos principales ventajas de utilizar técnicas de impresión 3D son la personalización y la libertad de diseño. Eso abre una oportunidad ilimitada de fabricar nuevos e inexplorados diseños geométricos.
Este protocolo es fácil de usar, y los recién llegados pueden reproducir fácilmente los resultados. La elección del software de corte y el movimiento de la boquilla tienen un impacto significativo en el producto final. Para empezar, preparar 40 mililitros de tinta de hidrogel mezclando 11% en peso CNC, 6% en peso alginato de sodio, y 12% en gelatina de peso en un recipiente.
Calienta la mezcla a 40 grados Centígrados, y mezcla con una espátula hasta obtener una pasta suave. Transfiera la mezcla a una jeringa de 60 mililitros. A continuación, con la ayuda de una abrazadera mecánica, pasar la mezcla a través de una serie de boquillas con diferentes diámetros en otra jeringa de 60 mililitros.
Repita el proceso hasta obtener filamentos extruidos suavemente de tinta de hidrogel. Centrifugar suavemente la jeringa llena de tinta de hidrogel a 4.000 g para eliminar el aire atrapado. En la tarjeta SD, seleccione los archivos guardados para los andamios de porosidad uniformes y degradados y comience a imprimir.
Si es necesario, ajuste la velocidad y el caudal en consecuencia. Para cruzar el andamio después de completar la impresión 3D, agregue suavemente gotas de solución de cloruro de calcio del 3% en peso al andamio hasta que se moje por completo. Espera cinco minutos.
Transfiera con mucho cuidado el andamio de la cama de la impresora a un recipiente de 50 mililitros lleno de una solución de cloruro de calcio de 3% en peso. Déjalo toda la noche. Lavar a fondo con agua destilada y transferir el andamio a un recipiente de 50 mililitros lleno de 3% en peso solución de glutaraldehído.
Déjalo toda la noche. Lave bien y guarde el andamio impreso en 3D en agua destilada. Para las pruebas de compresión, llene el recipiente equipado con una placa base de compresión sumergible con dos litros de agua, e inicie el sistema de calefacción para alcanzar los 37 grados centígrados.
Inicializar Bluehill Universal Software y configurar el método de prueba. Seleccione geometría de muestra rectangular y elija la opción para introducir cotas antes de probar cada muestra. Establezca la tasa de deformación en dos milímetros por minuto y el final del resultado como 80% de tensión compresiva junto con una fuerza de 90 newton.
En la sección Medición, seleccione Fuerza, Desplazamiento, Tensión de compresión y Tensión compresiva. Elija la opción para exportar datos como archivos de texto para el trazado futuro. Establezca el punto de extensión cero utilizando los controles de jog para bajar la placa de cruceta lo más cerca posible de la placa base.
Mida y registre las dimensiones de las muestras que se van a probar. Cuando la temperatura del agua alcance los 37 grados centígrados, coloque la muestra en la placa base. Asegure la muestra moviendo la placa de cruceta para que empiece a tocar la muestra.
Mueva el baño de agua hacia arriba para que las placas con la muestra entre ellas se sumerjan en agua. Escriba el nombre y las dimensiones de la muestra e inicie la prueba. Una vez completada la prueba, primero mueva el baño de agua hacia abajo y, a continuación, levante la placa de cruceta.
Retire la muestra y sus piezas, si las hay, limpie ambas placas y cargue una nueva muestra. Después de probar todas las muestras, exporte los datos sin procesar. Trazar la tensión de compresión frente a las curvas de tensión compresivas y determinar el módulo de tangente compresivo en valores de deformación unitaria de uno a 5% y de 25 a 30%tinta de hidrogel nanocompuesto basada en CNC muestra un fuerte comportamiento de adelgazamiento de cizallamiento no newtoniano con un cinco orden de magnitud de la viscosidad aparente.
La tinta de hidrogel exhibe un comportamiento sólido viscoelástico, ya que el módulo de almacenamiento es un orden de magnitud mayor que el módulo de pérdida en baja tensión de cizallamiento. A bajas tasas de deformación unitaria del uno al 5%, el módulo de compresión es similar para todos los tipos de andamios porosos en comparación con el andamio de referencia sin porosidad, lo que demuestra que la naturaleza elástica de la tinta de hidrogel se conserva incluso en presencia de los macroporos. Sin embargo, a altas tasas de deformación unitaria de 25 a 30%, se obtiene el módulo más alto para el andamio de referencia sin porosidad.
Tan pronto como el tamaño de los poros aumenta, el módulo disminuye debido a la disminución de la densidad, lo que indica la relación esperada entre la porosidad de los andamios y las propiedades mecánicas correspondientes. Además, el módulo compresivo de los andamios de hidrogel 3D aumenta a medida que aumenta la tasa de compresión, exhibiendo e imitando la viscoelasticidad de los tejidos naturales del cartílago. El flujo homogéneo y continuo de la tinta durante la impresión 3D son las cosas más importantes.
Este método será utilizado por los investigadores para expandirse a otras áreas de aplicación mediante el uso de hidrogel de nanocelulosa como una plataforma imprimible 3D. Por ejemplo, ya hemos desarrollado híbridos a base de nanocelulosa para la liberación controlada de fármacos siguiendo el mismo procedimiento.
