En mesurant la force, nous pouvons déterminer si un matériau est injectable et comment changer la taille de l’aiguille et de la seringue, ou le traitement de formulation et la chimie peuvent affecter l’injectabilty. Cette technique est rapide et simple. Peut être utilisé avec une variété de géométries d’aiguilles et de seringues, et nécessite peu de traitement des données pour obtenir les valeurs de force clés.
Cette méthode est particulièrement applicable pour les biomatériaux injectables, tels que les hydrogels et les ciments, l’administration soutenue de médicaments et les applications d’ingénierie tissulaire. Pour configurer le testeur mécanique, fixez des plantains d’essai de compression plat au testeur mécanique et équipez manuellement le testeur de la cellule de charge avec la charge maximale de 200 Newtons. Utilisez les boutons de commande manuels pour séparer les plantains pour laisser environ 30 centimètres d’espace pour l’aiguille, la seringue et le piston.
Pour créer un protocole de test, ouvrez l’assistant de test dans le logiciel de l’appareil et réglez le type de test à la compression uniaxiale. Réglez la valeur mesurée de préchargement de la force à laquelle les essais commenceront et ajustez la vitesse de préchargement à cinq millimètres par minute, pour régler la vitesse à laquelle la tête transversale se déplacera vers le bas jusqu’à ce qu’elle rencontre le préchargement. Réglez le chargement au contrôle de déplacement et sélectionnez une vitesse d’essai appropriée.
Fixez ensuite une limite de force supérieure à laquelle arrêter le test. Pour configurer le système de serrage, fixez deux ensembles de pinces avec des poignées suffisamment grandes pour ensconcedre solidement la seringue sélectionnée à deux peuplements. Placez les poignées entre la tête croisée et la plaque de base avec suffisamment d’espace sous les poignées pour la seringue et l’aiguille et alignez les centres des poignées avec le centre de la tête croisée.
Utilisez une seringue vide pour aider à l’alignement. Vérifiez ensuite que les pinces sont fermement fixées de sorte qu’il n’y ait pas de mouvement dans les pinces lorsqu’une force vers le bas est appliquée et placez un plat sur la plaque inférieure pour recueillir le matériau extrudé. Pour effectuer une expérience d’injectabilité, insérez la seringue dans les poignées de pince et fermez les poignées de sorte que la seringue soit maintenue en place mais puisse se déplacer de haut en bas sans résistance avec la seringue et le piston perpendiculairement à la tête croisée.
Utilisez les boutons pour abaisser la plaque supérieure juste au-dessus du piston et cliquez sur zéro force pour zéro la force mesurée. Cliquez ensuite sur exécuter le protocole de test. À la fin du test, soulever les plaques à une hauteur suffisante, de sorte que la seringue peut être enlevée et répéter le test avec l’échantillon suivant.
Après chaque essai, enregistrez les données dans un format tel qu’un tableau des valeurs de force et de déplacement peut être généré et tracez les résultats de chaque essai avec le déplacement sur l’axe X et la force sur l’axe Y. Lorsque tous les essais ont été tracés, déterminez les forces maximales et de plateau de chaque graphique. Une courbe typique de déplacement de force se compose de trois sections.
Un gradient initial, comme le piston surmonte la friction du canon et le matériau a accéléré un maximum de force. Et le plateau comme le matériau est extrudé à un état stable. Pour les échantillons visqueux passant par un orifice plus étroit, la force nécessaire pour injecter l’échantillon à vitesse constante est supérieure à la force nécessaire pour surmonter le frottement dans le canon et accélérer le matériau.
Par conséquent, aucun pic distinct n’est observé. Pour les échantillons très visqueux ou les aiguilles très étroites, la force requise pour extruder le matériau peut être si grande que la seringue se boucle et tombe en panne. Souvent avec très peu d’extrusion du matériau.
Si le matériau injecté contient des particules ou commence à se régler, le pressage du filtre ou le réglage en vrac peut se produire conduisant à une injection incomplète. Il est essentiel de s’assurer que les touffes sont solidement fixées de sorte que la seringue s’adapte parfaitement, est centrée et perpendiculaire à la tête croisée. Une corrélation peut être utilisée pour relier la force mesurée de la facilité d’injection.
Alternativement, la rhéologie peut être utilisée pour comprendre comment le processus d’injection affecte le matériau.
