Este trabalho relata o trabalho realizado no âmbito do projeto "avançado de tratamento de superfície para dispositivos medicinais implantáveis activos" financiado pelo fundo de inovação Dinamarca. O autor reconhece com gratidão o apoio de treinamento inovador Europeu rede MICROMAN "Processo digital para zero-defeito MICROMANufacturing Net-forma", financiada pelo Horizonte 2020 programa-quadro de investigação e inovação da União Europeia União.

1. Insira a fabricação por aditivo fabricação (AM)
<ol><li>Desenha as cavidades necessárias pelo software de desenho assistido por computador (consulte Materiais complementares para arquivos usados neste trabalho). Nota: As inserções da manufatura diretamente na fase de construção sem suporte para evitar entortar as inserções durante a cura. A tolerância é de 0,05 mm.</li>
	<li>Escolha uma resina para polimerização de foto, em especial um que pode suportar o calor e a pressão durante a moldagem por injeção. Nota: A resina que escolhemos (ver Tabela de materiais) tem uma resistência de 56 MPa, alongamento na ruptura de 3,5%, uma resistência à flexão de 115 MPa, um módulo de flexão de 3350 MPa e uma temperatura de deflexão térmica de 140 ° C18.</li>
	<li>Homogeneizar a mistura de fotopolímero agravado (metacrilato de metilo proprietário e acrilamida, enrolado com um iniciador de foto do TiO2 com base) por um período mínimo de 30 minutos executando o cilindro de material em um rolo de garrafa molhado-laboratório, abanador de balão ou dispositivo de misturando similar.</li>
	<li>Prepare a máquina de polimerização de foto (tamanho de voxel de 16 µm):<ol>
<li>Para máquinas de AM de baixo para cima, verifique se o revestimento do IVA está intacta e completamente limpa.</li>
		<li>Para máquinas de cima para baixo, verifique se o sistema de limpeza para todos os defeitos.</li>
		<li>Inspecionar a fase de compilação e ajuste a placa de compilação usando uma folha de bitola de 100 µm para compensar correctamente a placa de compilação para o IVA.</li>
		<li>Pre-inflama a fonte de luz da máquina ferramenta se possível para atingir o estado estacionário temperatura antes de progredir. Esta temperatura deve ser de 65 ° C no motor de luz e 30 ° C no interior do IVA.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Importe a geometria para o software de preparação de trabalho. Siga as orientações do fabricante a máquina19.<ol>
<li>Atribua parâmetros de máquina apropriada para coincidir com o fotopolímero escolhido (luz intensidade e camada de espessura para a máquina utilizada).</li>
		<li>Execute a compilação com a maior resolução de máquina vertical (25 µm nesta pesquisa).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Limpe as inserções impressas.<ol>
<li>Enxágue-os em isopropanol exposto ao banho de ultra-sons durante 3 min. Enxágue completamente três vezes e certifique-se de que nenhum resíduo de fotopolímero é deixado na superfície das pastilhas impressas.</li>
		<li>Permitir que o solvente evapore completamente em temperatura ambiente e definir as inserções num exsicador até secar durante a noite em temperatura ambiente.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Post curar as inserções secas usando UV luz pisca duas vezes, cada vez por 2000 pisca com uma frequência de 10 flashes por segundo (ver Tabela de materiais).</li>
</ol>2. moldagem por injeção de (IM)
<ol><li>Instale o módulo de injeção micro em uma máquina de injetoras convencionais (ver Tabela de materiais). Nota: No nosso caso, o módulo de injeção tinha um parafuso montado em um ângulo de 45°, diâmetro do parafuso era 8 mm, sendo a força de aperto 100 kN.</li>
	<li>Monte as inserções em placas do molde.</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig1.jpg"> Figura 1: máquina de injeção com moldes. (a) ao lado de injeção é montado com as placas. A inserção é destacada por um círculo vermelho. (b) o lado móvel é montado com as placas com pino de ejeção. A inserção é destacada por um círculo vermelho. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<ol start="3"><li>Para explicar as variações durante o processo de impressão, faça manualmente modificações ligeiras as inserções necessárias para montar o molde.</li>
	<li>Dane-se as placas do molde na máquina.</li>
	<li>Grânulos de PE de carga para o funil.</li>
	<li>Defina o parâmetro de máquina Tmolde a 60 ° C, Tbarril a 175 ° C e Vinjeção em 65 mm/s. Aguarde tempo suficiente de resfriamento para a parte ser desenformada.</li>
	<li>Aquece o parafuso em 31 ° C, 155 ° C, 165 ° C, 170 ° C e 175 ° C, de 1 para a 5ª sessão. Quando a temperatura de fusão é de 175 ° C, começa a moldagem por injeção de precisão. Uma vez que a cavidade é preenchida, manter a pressão de embalagem de 300 bar durante 5 segundos compensar o encolhimento do PE.</li>
	<li>Abra o molde e permitir que o pino de ejeção empurrar a parte de PE fora do lado móvel da inserção. Se a parte de PE é pinçada na pastilha, tire a parte com a mão.</li>
	<li>Pare a máquina a 100 ciclos de moldagem por injeção (um ciclo é definido de quando o molde é fechado até que a parte é ejectada).</li>
</ol>3. avaliação da qualidade
<ol><li>Medir o diâmetro e a profundidade dos furos sobre as inserções antes de moldagem por injeção por um microscópio digital20 de exploração do laser. Medir em ambas as inserções; em cada inserção, medir quatro buracos em duas áreas com diferente distância ao portão "perto do portão" e "longe do portal".</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig2.jpg"> Figura 2: medida áreas destacadas na imagem das pastilhas CAD. (a) a inserção lateral móvel correspondem os traseiros da réplica; (b) ao lado de injeção corresponde aos lados topo da réplica. O portão de injeção localiza-se no centro. Duas áreas com distância de diferença para o portão, "longe do portal" e "perto do portão" são comparadas na pesquisa. (Esta figura foi modificada de Zhang et al . 201722) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig2large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<ol start="2"><li>Medida de diâmetro e a altura dos pilares nas pontas controladas obtidas de moldagem por injeção. Nota: Agrupar as peças de PE obtidas em lotes de 10 peças; ou seja, 1-10 é o 1º lote, 11-20 é o lote 2; até o último pedaço. Usar uma amostra aleatória em cada lote e fazer as medições na parte superior e laterais traseiras; de cada lado, meça quatro pilares em duas áreas com diferente distância ao portão ("perto do portão" e "longe do portal").</li>
	<li>Analise os dados com a assistência de processamento de software21 a fim de obter as dimensões da imagem.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Doan, N., 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=Low-Cost+Photolithographic+Fabrication+of+Nanowires+and+Microfilters+for+Advanced+Bioassay+Devices.">Low-Cost Photolithographic Fabrication of Nanowires and Microfilters for Advanced Bioassay Devices.</a> Sensors. 15 (3), 6091-6104 (2015).</li><li>Lucchetta, G., 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=Effect+of+injection+molded+micro-structured+polystyrene+surfaces+on+proliferation+of+MC3T3-E1+cells.">Effect of injection molded micro-structured polystyrene surfaces on proliferation of MC3T3-E1 cells.</a> Express Polymer Letters. 9 (4), 354-361 (2015).</li><li>Hu, H., Tian, H., Shao, J., Ding, Y., Jiang, C., Liu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+bifocal+microlens+arrays+based+on+controlled+electrohydrodynamic+reflowing+of+pre-patterned+polymer.">Fabrication of bifocal microlens arrays based on controlled electrohydrodynamic reflowing of pre-patterned polymer.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 24 (9), 095027 (2014).</li><li>Kolind, K., Dolatshahi-Pirouz, A., Lovmand, J., Pedersen, F. S., Foss, M., Besenbacher, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+combinatorial+screening+of+human+fibroblast+responses+on+micro-structured+surfaces.">A combinatorial screening of human fibroblast responses on micro-structured surfaces.</a> Biomaterials. 31 (35), (2010).</li><li>Wilkinson, C. D., Riehle, M., Wood, M., Gallagher, J., Curtis, A. S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+materials+patterned+on+a+nano-+and+micro-metric+scale+in+cellular+engineering.">The use of materials patterned on a nano- and micro-metric scale in cellular engineering.</a> Materials Science and Engineering C. 19 (1-2), 263-269 (2002).</li><li>Hansen, H. N., Hocken, R. J., Tosello, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Replication+of+micro+and+nano+surface+geometries.">Replication of micro and nano surface geometries.</a> CIRP Annals. 60 (2), 695-714 (2011).</li><li>Metwally, K., Barriere, T., Khan-Malek, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Replication+of+micrometric+and+sub-micrometric+structured+surfaces+using+micro-injection+and+micro-injection+compression+moulding.">Replication of micrometric and sub-micrometric structured surfaces using micro-injection and micro-injection compression moulding.</a> International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 83 (5-8), 779-789 (2016).</li><li>Nian, S. -. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+embossing+system+for+replicating+micro-structures+on+curved+surfaces.">Novel embossing system for replicating micro-structures on curved surfaces.</a> International Polymer Processing. 29 (3), 364-370 (2014).</li><li>Bissacco, G., 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=Application+of+functional+nano-patterning+to+polymer+medical+micro+implants.">Application of functional nano-patterning to polymer medical micro implants.</a> Proceedings of the 4m/icomm2015 Conference. , (2015).</li><li>Diaz Lantada, A., Piotter, V., Plewa, K., Barie, N., Guttmann, M., Wissmann, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+mass+production+of+microtextured+microdevices:+Linking+rapid+prototyping+with+microinjection+molding.">Toward mass production of microtextured microdevices: Linking rapid prototyping with microinjection molding.</a> International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 76 (5-8), 1011-1020 (2015).</li><li>Volpato, N., Solis, D. M., Costa, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+analysis+of+Digital+ABS+as+a+rapid+tooling+material+for+polymer+injection+moulding.">An analysis of Digital ABS as a rapid tooling material for polymer injection moulding.</a> International Journal of Materials and Product Technology. 52 (1-2), 3-16 (2016).</li><li>Mischkot, M., Hansen, H. N., Pedersen, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Additive+manufacturing+for+the+production+of+inserts+for+micro+injection+moulding.">Additive manufacturing for the production of inserts for micro injection moulding.</a> Proceedings of Euspen's 15th International Conference &amp; Exhibition. , (2015).</li><li>Zhang, Y., Hansen, H. N., S&#248;rensen, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Injection+molding+of+micro+pillars+on+vertical+side+walls+using+polyether-ether-ketone+(PEEK).">Injection molding of micro pillars on vertical side walls using polyether-ether-ketone (PEEK).</a> Proceeding of 11th International Conference on Micro Manufacturing. , (2016).</li><li>Zhang, Y., Mischkot, M., Hansen, H. N., Hansen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Replication+of+microstructures+on+three-dimensional+geometries+by+injection+moulding+of+liquid+silicone+rubber.">Replication of microstructures on three-dimensional geometries by injection moulding of liquid silicone rubber.</a> Proceedings of the 15th International Conference on Metrology and Properties of Engineering Surfaces, ASPE, March 2015. , (2015).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Envisiontec Perfactory MML with ERM. Technical Specifications Document no. MK-MCS-P3MiniMulti-V01-FN-EN. , (2018).</li><li>Hofst&#228;tter, T., Mischkot, M., Pedersen, D. B., Tosello, G., Hansen, H. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+of+surface+texture+and+cracks+during+injection+molding+of+fiber-reinforced,+additively-manufactured,+injection+molding+inserts.">Evolution of surface texture and cracks during injection molding of fiber-reinforced, additively-manufactured, injection molding inserts.</a> Proceedings of ASPE Summer Topical Meeting 2016: Dimensional Accuracy and Surface Finish in Additive Manufacturing. , (2016).</li><li>. Perfactory&#174; Material Available from: <a target="_blank" href="https://envisiontec.com/wp-content/uploads/2016/09/MK-MTS-HTM140IndustrialIV-V01-FN-EN.pdf">https://envisiontec.com/wp-content/uploads/2016/09/MK-MTS-HTM140IndustrialIV-V01-FN-EN.pdf</a> (2017)</li><li>. Software Manual, 2010 Available from: <a target="_blank" href="https://digfablab.wikispaces.com/file/view/Getting+started.pdf">https://digfablab.wikispaces.com/file/view/Getting+started.pdf</a> (2010)</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Olympus LEXT OLS4100 laser scanning digital microscope Manual. , (2018).</li><li>. SPIP&#8482; - Analytical Software for Microscopy Available from: <a target="_blank" href="https://www.imagemet.com/products/spip/">https://www.imagemet.com/products/spip/</a> (2017)</li><li>Zhang, Y., Pedersen, D. B., G&#248;tje, A. S., Mischkot, M., Tosello, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+soft+tooling+process+chain+employing+additive+manufacturing+for+injection+molding+of+a+3d+component+with+micro+pillars.">A soft tooling process chain employing additive manufacturing for injection molding of a 3d component with micro pillars.</a> Journal of Manufacturing Processes. 27, 138-144 (2017).</li></ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

Este método é adequado para a fabricação de pastilhas para polímero as peças com formas complexas. Ele substitui a cavidade do molde de aço de ferramenta na máquina com um conjunto de inserções de ferramenta macio feito de polímeros de moldagem por injeção. o tempo de usinagem e o custo é reduzido em comparação com usinagem de metal convencional; Portanto, o ciclo de produção é encurtado. Essa cadeia de processo é apropriada para produtos em produção de escala intermédia (a partir de 1000-10.000 ciclos por injeção, moldagem ou similar), mas alta variação no design. Além disso, para inserções de impressas 3D, sem placas de molde especial são necessárias. Placas de moldagem de injeção comercial padrão foram compradas e usinadas para caber as inserções.
Com a tecnologia atual estado, macio de ferramental falha por um mecanismo distinto17. O mecanismo de falha foi identificado para ser ligada a temperatura de deflexão do calor da inserção da ferramental macio e a decomposição foi identificada para ser devido a gases. Portanto, o passo mais crítico é escolher a resina certa para as inserções produzido pela fabricação aditiva. A propriedade térmica e mecânica determina a vida dos implantes, ou seja, quantos ciclos pode suportar durante a moldagem por injeção. Ele também determina o intervalo de polímero moldado; a temperatura do molde do polímero moldado não deve ser superior à temperatura de deflexão do inserir material.
O segundo passo crítico no protocolo é o design da inserção. Devem ser seguidas as regras gerais de projeto de moldes e peças mecanicamente fracas devem ser evitadas em inserir um polímero impresso 3D; caso contrário, a vida útil da ferramenta será afetada devido a falhas como rachaduras.
A qualidade da superfície das peças moldadas por injeção obtidas é limitada pelo processo de fabrico aditivo aplicado. Pós-processamento como decapagem química é uma solução possível para melhorar a qualidade da superfície. Precisão as características de superfície é outra questão devido ao processo de fabricação aditiva.
Esse método irá criar a possibilidade para a criação de características de micro na superfície de forma livre real em uma novas demandas de reunião da plataforma de produção industrial. Portanto, esse método tem o potencial para ser aplicado e investigado para aplicações em relação a seguinte geração dispositivos médicos que requerem recursos micro em formas complexas, por exemplo, em conexão com dispositivos médicos ou dispositivos responsável14 . Este método irá facilitar a criação de valor através de despesas significativamente reduzidas para produções de série de volume de pequeno para médio e afetar positivamente a escala de tempo para a produção do vão entre 1-10 dispositivos individuais e real da produção em massa. Isso abrirá novos produtos de alto valor e soluções de design.

O método apresentado visa fabricação de superfície complexa com características micro por um processo de macio-trabalho feito com ferramentas, ou seja, usar aditivo fabricação de polímero para produzir pastilhas para moldagem por injeção do polímero. Em outras palavras, partes de polímero com superfícies funcionais são injeção moldada por inserções de polímero.
Funcionalidades de superfície podem ser realizadas por características micro; por exemplo, Doan et al 1 e Luchetta et al 2 demonstrar superfícies funcionais no campo da biologia celular e Hu et al. 3 mostra um exemplo de elementos de óptica, etc. Um tipo de superfície característica, pilares micro, tem sido pesquisado intensamente para promover a proliferação celular. Eles são capazes de reforçar a ligação entre os tecidos proliferados e a superfície se os pilares micro são estampados em determinadas maneiras4,5.
Replicações de polímero de características de micro têm sido intensamente estudadas, e moldagem de precisa pode ser alcançada por muitos processos6. Por exemplo, et al . Metwally relatou alta fidelidade entre as peças moldadas e molde para a replicação de características de micro e micro sub superfícies planas7.
Existem muitos protocolos para fabricação de pilares micro ou recursos; no entanto, a maioria deles só pode ser aplicada em superfícies planas ou superfícies com curvatura constante. Por exemplo, Nian et al 8 mostrou que características micro poderiam ser alcançadas por estampagem quente em uma superfície curva. Esses protocolos não são adequados para formas complexas com superfícies tridimensionais, exigidos pela maioria dos dispositivos de vida real. Aparentemente, a fabricação de um três dimensional cavidade com micro características na superfície desafios atuais protocolos; Enquanto isso, ejeção das peças pode falhar por pilares de proporção elevada sobre uma superfície complexa se forem não perpendicular à direção de desmoldagem. Bissacco et al 9 usado insertos de molde 3D e obtidos recursos sub micro por injetoras; em seu estudo, especificidades sub micro com uma baixa proporção foram geradas por um processo de anodização de alumínio e replicadas com êxito pelo polímero em um componente do complexo.
Os pesquisadores tentaram envolvem fabricação aditiva nas cadeias de processo para replicação de polímero para atingir a superfície textura projetada. Lantada et al descreveram uma cadeia de processo que começa a partir de protótipos de AM e em seguida emprega técnicas de revestimento para a obtenção de insertos de molde metálico para10de moldagem por injeção. Peças de polímero produzidas por AM tem provadas ser directamente aplicável como molde insere11,12, que é o processo de macio das ferramentas apresentado neste protocolo.
Em nosso trabalho anterior, demonstrámos que Ø4 µm PEEK pilares (alta de 2 µm) foram com sucesso demolded em uma parede vertical por13de moldagem por injeção. Neste protocolo, o produto investigado é um anel com quatro dentes, cada um caracterizado por ter um ângulo de 60°. Este produto tem sido estudado por Zhang et al . 14, onde características micro foram introduzidas com a implementação de placas pré-fabricadas de níquel, e pilares micro (Ø4 µm) com relação de aspecto de 0,5 foram obtidas por moldagem por injeção de borracha de silicone nas pontas.
O método apresentado, características micro podem ser obtidas em superfícies complexas, criadas por uma corrente de processo ferramental macio. Cavidades de molde de aço são substituídas por um conjunto de inserções feitas por IVA AM baseados em foto-polimerização. Comparado ao metal AM, Fotopolímero com base estou a tecnologia é capaz de atingir maior precisão15. Além disso, o tempo de usinagem e o custo é reduzido significativamente em comparação com processos de trabalho feito com ferramentas convencionais baseados em usinagem CNC. De acordo com um recente estudo de caso16, usando macio-ferramental para termoformagem, o custo é reduzido em 91%, enquanto o tempo consumido é reduzido em 93%. Este protocolo é apropriado para produtos que exigem um design de alta flexibilidade e volume de produção intermediária. Provou-se que inserções fabricadas a partir de fibra de carbono reforçado fotopolímeros podem suportar até 2500 ciclos de polietileno antes de mofo visível deterioração17de injetoras. A escolha do material moldado por injeção é limitada pelas propriedades térmicas do fotopolímero escolhido para inserções. Polímeros com altas temperaturas de fusão não podem ser aplicados em uma cavidade de fotopolímero. Neste estudo, polietileno (PE) foi escolhido para realizar a teste de injetoras.

<table><tbody><tr><td>Photopolymer resin</td><td>EnvisionTec</td><td>HTM140 V2</td><td></td></tr><tr><td>Resin mixing device</td><td>IKA</td><td>Vortex Genius 3</td><td></td></tr><tr><td>3d printer</td><td>Envisiontec</td><td>Perfactory 3&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>UV light flash unit</td><td>EnvisionTec</td><td>Otoflash unit</td><td></td></tr><tr><td>Polyethylene</td><td>lyondellbasell</td><td>PE Purell 1840</td><td></td></tr><tr><td>Injection moulding machine</td><td>Arburg</td><td>Allrounder 370A&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Image processing</td><td>SPIP</td><td>6.2.8</td><td></td></tr></tbody></table>

a soft tooling process chain for injection molding of a 3d component with micro pillars

O objetivo deste trabalho é apresentar o método de uma cadeia de processo de ferramental macio empregando fabricação de aditivo (AM) para a fabricação de pastilhas de moldagem por injeção com micro características da superfície. As inserções de ferramental macio são fabricadas pela Digital Light Processing (IVA foto polimerização) usando um fotopolímero que pode suportar temperaturea relativamente alta. A parte fabricada aqui tem quatro dentes com um ângulo de 60°. Micro pilares (Ø200 µm, relação de aspecto de 1) são arranjados nas superfícies por duas linhas. Moldagem por injeção de polietileno (PE) com as inserções de ferramental macio é usada para fabricar as partes finais. Este método demonstra que é viável para obter peças moldadas por injeção com microestruturas na geometria complexa por aditivas inserções de manufaturados. O tempo de usinagem e o custo é reduzido significativamente em comparação com processos convencionais de ferramental baseados em computador de usinagem de controle numérico (CNC). As dimensões das características micro são influenciadas pelo processo de fabricação de aditivo aplicado. A vida útil das pastilhas determina que este processo é mais adequado para a produção piloto. A precisão da produção inserções é limitada pelo processo de fabrico aditivo também.

A Figura 3 mostra as inserções fabricadas por AM e as partes de PE produzidas por moldagem por injeção. Duas fileiras de furos circulares foram verticais à superfície nas pontas (Figura 3 (b)). A dimensão nominal dos furos sobre as inserções é Ø200 µm e 200 µm em profundidade, com uma distância do centro-à-centro 400 µm. As estruturas de camada devido ao processo de AM são claramente visíveis. No canto inferior esquerdo linha há uma marca de dobramento visível, que teve lugar involuntariamente durante a preparação para SEM.
O processo de desmoldagem é ilustrado na Figura 4. Pilares não são paralelas à direção de desmoldagem. Nenhum pilar quebrando foi observado em todas as amostras estudadas (Figura 5). Neste sentido, a desmoldagem foi bem sucedida. Já é visível que os pilares na posição de longe-de-a-porta são notavelmente inferiores no lado superior devido a queda de pressão. Sobre o diâmetro, a diferença de posições não são tão importantes quanto a altura.
Figura 6 e Figura 7 ilustram como a replicação propagadas ao longo de 100 ciclos de moldagem por injeção. O grau de replicação é definido pelo quociente entre a dimensão dos pilares e a dimensão das pastilhas. Ao longo dos 100 ciclos, processo estável foi alcançado em cada posição em relação a replicação vertical e lateral. A dimensão dos furos sobre as inserções foram alterados após a moldagem por injeção, que confirmou esta conclusão. A altura dos pilares posicionado longe do portal foram menores do que aqueles colocados perto do portão, porque o fluxo de polímero aumenta sua viscosidade quando aumenta o comprimento do fluxo.
Os parâmetros de moldagem de injeção eram variados dentro do intervalo permitido pelo folha de dados material. Na janela do processo explorada, a maioria das pistas chegadas a mais de 80 ciclos, confirmar que a vida útil da ferramenta de AM insere não foi afetada na janela processo explorados. No entanto, rachando ocorreu para as inserções para o lado de injeção em alguns testes, quando a pressão de injeção era alta. Isto é devido a parte central da inserção é muito mais fino.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig3.jpg"> Figura 3: inserções e réplicas. (a) inserções produzidas pelo processo de fabrico aditivo formam a cavidade do molde; uma réplica de polietileno (PE) produzida por moldagem por injeção é exibida. As marcas da régua de referência são milímetros; números marcam centímetros. (b) microscópio eletrônico de varredura (MEV) imagem mostra a superfície da pastilha; (c) SEM imagem mostra a superfície das peças feitas por moldagem por injeção do PE. ((a) e (b) ter sido modificado de Zhang et al . 201722) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig3large.jpg" target="_blank">clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig4.jpg"> Figura 4: sucesso desmoldagem. A desmoldagem foi bem sucedida, apesar de pilares não são paralelas à direção de desmoldagem. (a) fechem moldes e moldes (b) abrir para desmoldagem. (Esta figura foi modificada de Zhang et al . 201722) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig4large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig5.jpg"> Figura 5: imagem SEM a visão lateral de um aleatório tine. As posições de quatro investigadas são rotuladas na imagem. (Esta figura foi modificada de Zhang et al . 201722) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig5large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig6.jpg"> Figura 6: grau de replicação de altura da coluna. O grau de replicação da altura do pilar é definido pela altura da Pilar/profundidade do furo. O valor médio do grau de replicação nas quatro posições foi exibido em cada lote. Uma amostra selecionada aleatoriamente foi medida em cada lote. As posições de quatro são "Back-far" para a posição longe do portão no lado traseiro, "Back-perto" para a posição perto do portão no lado traseiro, "Top-far" para a posição longe do portal para o convés, e "Top-perto" para a posição perto do portão no lado superior. (Esta figura foi modificada de Zhang et al . 2017 22) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig6large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig7.jpg"> Figura 7: grau de replicação do diâmetro da coluna. O grau de replicação do diâmetro pilares é definido pelo diâmetro do pilar/diâmetro do furo. O valor médio do grau de replicação nas quatro posições foi exibido em cada lote. Uma amostra selecionada aleatoriamente foi medida em cada lote. As posições de quatro são "Back-far" para a posição longe do portão no lado traseiro, "Back-perto" para a posição perto do portão no lado traseiro, "Top-far" para a posição longe do portal para o convés, e "Top-perto" para a posição perto do portão no lado superior. (Esta figura foi modificada de Zhang et al . 2017 22). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig7large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

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A Soft Tooling Process Chain for Injection Molding of a 3D Component with Micro Pillars

Uma cadeia de processo de ferramental macio para moldagem por injeção de um componente 3D com Micro pilares

Um protocolo para a fabricação de pastilhas para geometria complexa com características micro em superfícies empregando fabricação de aditivo (AM) de moldagem por injeção é apresentado.

The purpose of this paper is to present the method of a soft tooling process chain employing Additive Manufacturing (AM) for fabrication of injection ...

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Research

JoVE Journal

Engineering

12.5K visualizações.  Technical University of Denmark. Um protocolo para a fabricação de pastilhas para geometria complexa com características micro em superfícies empregando fabricação de aditivo (AM) de moldagem por injeção é apresentado.

Vídeo: A Soft Tooling Process Chain for Injection Molding of a 3D Component with Micro Pillars

Micropunching Lithography for Generating Micro- and Submicron-patterns on Polymer Substrates

Conducting polymers have attracted great attention since the discovery of high conductivity in doped polyacetylene in 19771. They offer the advantages of low weight, easy tailoring of properties and a wide spectrum of applications2,3. Due to sensitivity of conducting polymers to environmental conditions (e.g., air, oxygen, moisture, high temperature and chemical solutions), lithographic techniques present significant technical challenges when working with these materials4. For example, current photolithographic methods, such as ultra-violet (UV), are unsuitable for patterning the conducting polymers due to the involvement of wet and/or dry etching processes in these methods. In addition, current micro/nanosystems mainly have a planar form5,6. One layer of structures is built on the top surfaces of another layer of fabricated features. Multiple layers of these structures are stacked together to form numerous devices on a common substrate. The sidewall surfaces of the microstructures have not been used in constructing devices. On the other hand, sidewall patterns could be used, for example, to build 3-D circuits, modify fluidic channels and direct horizontal growth of nanowires and nanotubes.
A macropunching method has been applied in the manufacturing industry to create macropatterns in a sheet metal for over a hundred years. Motivated by this approach, we have developed a micropunching lithography method (MPL) to overcome the obstacles of patterning conducting polymers and generating sidewall patterns. Like the macropunching method, the MPL also includes two operations (Fig. 1): (i) cutting; and (ii) drawing. The "cutting" operation was applied to pattern three conducting polymers4, polypyrrole (PPy), Poly(3,4-ethylenedioxythiophen)-poly(4-styrenesulphonate) (PEDOT) and polyaniline (PANI). It was also employed to create Al microstructures7. The fabricated microstructures of conducting polymers have been used as humidity8, chemical8, and glucose sensors9. Combined microstructures of Al and conducting polymers have been employed to fabricate capacitors and various heterojunctions9,10,11. The "cutting" operation was also applied to generate submicron-patterns, such as 100- and 500-nm-wide PPy lines as well as 100-nm-wide Au wires. The "drawing" operation was employed for two applications: (i) produce Au sidewall patterns on high density polyethylene (HDPE) channels which could be used for building 3D microsystems12,13,14, and (ii) fabricate polydimethylsiloxane (PDMS) micropillars on HDPE substrates to increase the contact angle of the channel15.

A micropunching lithography approach is developed to generate micro- and submicron-patterns on top, sidewall and bottom surfaces of polymer substrates. It overcomes the obstacles of patterning conducting polymers and generating sidewall patterns. This method allows rapid fabrication of multiple features and is free of aggressive chemistry.

Micropunching Litografia de Geração de Micro e submicrométricas-padrões sobre substratos poliméricos

Conducting polymers have attracted great attention since the discovery of high conductivity in doped polyacetylene in 19771. They offer the advantages of ...

Engenharia

Process of Making Three-dimensional Microstructures using Vaporization of a Sacrificial Component

Vascular structures in natural systems are able to provide high mass transport through high surface areas and optimized structure. Few synthetic material fabrication techniques are able to mimic the complexity of these structures while maintaining scalability. The Vaporization of a Sacrificial Component (VaSC) process is able to do so. This process uses sacrificial fibers as a template to form hollow, cylindrical microchannels embedded within a matrix. Tin (II) oxalate (SnOx) is embedded within poly(lactic) acid (PLA) fibers which facilitates the use of this process. The SnOx catalyzes the depolymerization of the PLA fibers at lower temperatures. The lactic acid monomers are gaseous at these temperatures and can be removed from the embedded matrix at temperatures that do not damage the matrix. Here we show a method for aligning these fibers using micromachined plates and a tensioning device to create complex patterns of three-dimensionally arrayed microchannels. The process allows the exploration of virtually any arrangement of fiber topologies and structures.

The Vaporization of a Sacrificial Component (VaSC) process is used to fabricate microvascular structures. This procedure uses sacrificial poly(lactic) acid fibers to form hollow microchannels with precise 3D geometric positioning provided by laser micromachined guide plates.

Processo de fabricação de microestruturas tridimensionais usando vaporização de um componente sacrificial

Vascular structures in natural systems are able to provide high mass transport through high surface areas and optimized structure. Few synthetic material ...

Manufacturing of Three-dimensionally Microstructured Nanocomposites through Microfluidic Infiltration

Microstructured composite beams reinforced with complex three-dimensionally (3D) patterned nanocomposite microfilaments are fabricated via nanocomposite in&#64257;ltration of 3D interconnected microfluidic networks. The manufacturing of the reinforced beams begins with the fabrication of microfluidic networks, which involves layer-by-layer deposition of fugitive ink filaments using a dispensing robot, filling the empty space between filaments using a low viscosity resin, curing the resin and finally removing the ink.&#160;Self-supported 3D structures with other geometries and many layers (e.g.&#160;a few hundreds layers) could be built using this method. The resulting tubular micro&#64258;uidic networks are then infiltrated with thermosetting nanocomposite suspensions containing nanofillers (e.g.&#160;single-walled carbon nanotubes), and subsequently cured. The infiltration is done by applying a pressure gradient between two ends of the empty network (either by applying a vacuum or vacuum-assisted microinjection). Prior to the infiltration, the nanocomposite suspensions are prepared by dispersing nanofillers into polymer matrices using ultrasonication and three-roll mixing methods. The nanocomposites (i.e.&#160;materials infiltrated) are then solidified under UV exposure/heat cure, resulting in a 3D-reinforced composite structure. The technique presented here enables the design of functional nanocomposite macroscopic products for microengineering applications such as actuators and sensors.

Three-dimensional (3D) microstructured composite beams are fabricated through the directed and localized infiltration of nanocomposites into 3D porous microfluidic networks. The flexibility of this manufacturing method enables the utilization of different thermosetting materials and nanofillers in order to achieve a variety of functional 3D reinforced nanocomposite macroscopic products.

Fabricação de tridimensionalmente microestruturadas nanocompósitos através Microfluidic Infiltração

Microstructured composite beams reinforced with complex three-dimensionally (3D) patterned nanocomposite microfilaments are fabricated via nanocomposite ...

Química

Micro-masonry for 3D Additive Micromanufacturing

Transfer printing is a method to transfer solid micro/nanoscale materials (herein called &#8216;inks&#8217;) from a substrate where they are generated to a different substrate by utilizing elastomeric stamps. Transfer printing enables the integration of heterogeneous materials to fabricate unexampled structures or functional systems that are found in recent advanced devices such as flexible and stretchable solar cells and LED arrays. While transfer printing exhibits unique features in material assembly capability, the use of adhesive layers or the surface modification such as deposition of self-assembled monolayer (SAM) on substrates for enhancing printing processes hinders its wide adaptation in microassembly of microelectromechanical system (MEMS) structures and devices. To overcome this shortcoming, we developed an advanced mode of transfer printing which deterministically assembles individual microscale objects solely through controlling surface contact area without any surface alteration. The absence of an adhesive layer or other modification and the subsequent material bonding processes ensure not only mechanical bonding, but also thermal and electrical connection between assembled materials, which further opens various applications in adaptation in building unusual MEMS devices.

This paper introduces a 3D additive micromanufacturing strategy (termed &#8216;micro-masonry&#8217;) for the flexible fabrication of microelectromechanical system (MEMS) structures and devices. This approach involves transfer printing-based assembly of micro/nanoscale materials in conjunction with rapid thermal annealing-enabled material bonding techniques.

Micro-alvenaria para Aditivo 3D Microfabricação

Transfer printing is a method to transfer solid micro/nanoscale materials (herein called &#8216;inks&#8217;) from a substrate where they are generated to ...

Microfabrication of Chip-sized Scaffolds for Three-dimensional Cell cultivation

Using microfabrication technologies is a prerequisite to create scaffolds of reproducible geometry and constant quality for three-dimensional cell cultivation. These technologies offer a wide spectrum of advantages not only for manufacturing but also for different applications. The size and shape of formed cell clusters can be influenced by the exact and reproducible architecture of the microfabricated scaffold and, therefore, the diffusion path length of nutrients and gases can be controlled.1 This is unquestionably a useful tool to prevent apoptosis and necrosis of cells due to an insufficient nutrient and gas supply or removal of cellular metabolites.
Our polymer chip, called CellChip, has the outer dimensions of 2 x 2 cm with a central microstructured area. This area is subdivided into an array of up to 1156 microcontainers with a typical dimension of 300 m edge length for the cubic design (cp- or cf-chip) or of 300 m diameter and depth for the round design (r-chip).2
So far, hot embossing or micro injection moulding (in combination with subsequent laborious machining of the parts) was used for the fabrication of the microstructured chips. Basically, micro injection moulding is one of the only polymer based replication techniques that, up to now, is capable for mass production of polymer microstructures.3 However, both techniques have certain unwanted limitations due to the processing of a viscous polymer melt with the generation of very thin walls or integrated through holes. In case of the CellChip, thin bottom layers are necessary to perforate the polymer and provide small pores of defined size to supply cells with culture medium e.g. by microfluidic perfusion of the containers.
In order to overcome these limitations and to reduce the manufacturing costs we have developed a new microtechnical approach on the basis of a down-scaled thermoforming process. For the manufacturing of highly porous and thin walled polymer chips, we use a combination of heavy ion irradiation, microthermoforming and track etching. In this so called "SMART" process (Substrate Modification And Replication by Thermoforming) thin polymer films are irradiated with energetic heavy projectiles of several hundred MeV introducing so-called "latent tracks" Subsequently, the film in a rubber elastic state is formed into three dimensional parts without modifying or annealing the tracks. After the forming process, selective chemical etching finally converts the tracks into cylindrical pores of adjustable diameter.

We present two processes for the microfabrication of porous polymer chips for three-dimensional cell cultivation. The first one is hot embossing combined with a solvent vapour welding process. The second one uses a recently developed microthermoforming process combined with ion track technology leading to a significant simplification of manufacture.

Microfabricação de Chip porte Andaimes para tridimensional de cultivo celular

Using microfabrication technologies is a prerequisite to create scaffolds of reproducible geometry and constant quality for three-dimensional cell ...

Biologia

Rapid and Low-cost Prototyping of Medical Devices Using 3D Printed Molds for Liquid Injection Molding

Biologically inert elastomers such as silicone are favorable materials for medical device fabrication, but forming and curing these elastomers using traditional liquid injection molding processes can be an expensive process due to tooling and equipment costs. As a result, it has traditionally been impractical to use liquid injection molding for low-cost, rapid prototyping applications. We have devised a method for rapid and low-cost production of liquid elastomer injection molded devices that utilizes fused deposition modeling 3D printers for mold design and a modified desiccator as an injection system. Low costs and rapid turnaround time in this technique lower the barrier to iteratively designing and prototyping complex elastomer devices. Furthermore, CAD models developed in this process can be later adapted for metal mold tooling design, enabling an easy transition to a traditional injection molding process. We have used this technique to manufacture intravaginal probes involving complex geometries, as well as overmolding over metal parts, using tools commonly available within an academic research laboratory. However, this technique can be easily adapted to create liquid injection molded devices for many other applications.

We have devised a method for low-cost and rapid prototyping of liquid elastomer rubber injection molded devices by using fused deposition modeling 3D printers for mold design and a modified desiccator as a liquid injection system.

Prototipagem rápida e de baixo custo de Dispositivos Médicos Usando 3D impresso moldes para moldagem por injeção líquida

Biologically inert elastomers such as silicone are favorable materials for medical device fabrication, but forming and curing these elastomers using ...

Bioengenharia

Patterning of Microorganisms and Microparticles through Sequential Capillarity-assisted Assembly

Controlled patterning of microorganisms into defined spatial arrangements offers unique possibilities for a broad range of biological applications, including studies of microbial physiology and interactions. At the simplest level, accurate spatial patterning of microorganisms would enable reliable, long-term imaging of large numbers of individual cells and transform the ability to quantitatively study distance-dependent microbe-microbe interactions. More uniquely, coupling accurate spatial patterning and full control over environmental conditions, as offered by microfluidic technology, would provide a powerful and versatile platform for single-cell studies in microbial ecology. 
This paper presents a microfluidic platform to produce versatile and user-defined patterns of microorganisms within a microfluidic channel, allowing complete optical access for long-term, high-throughput monitoring. This new microfluidic technology is based on capillarity-assisted particle assembly and exploits the capillary forces arising from the controlled motion of an evaporating suspension inside a microfluidic channel to deposit individual microsized objects in an array of traps microfabricated onto a polydimethylsiloxane (PDMS) substrate. Sequential depositions generate the desired spatial layout of single or multiple types of micro-sized objects, dictated solely by the geometry of the traps and the filling sequence. 
The platform has been calibrated using colloidal particles of different dimensions and materials: it has proven to be a powerful tool to generate diverse colloidal patterns and perform surface functionalization of trapped particles. Furthermore, the platform was tested on microbial cells, using Escherichia coli cells as a model bacterium. Thousands of individual cells were patterned on the surface, and their growth was monitored over time. In this platform, the coupling of single-cell deposition and microfluidic technology allows both geometric patterning of microorganisms and precise control of environmental conditions. It thus opens a window into the physiology of single microbes and the ecology of microbe-microbe interactions, as shown by preliminary experiments.

We present a technology that uses capillarity-assisted assembly in a microfluidic platform to pattern micro-sized objects suspended in a liquid, such as bacteria and colloids, into prescribed arrays on a polydimethylsiloxane substrate.

Padronização de Microrganismos e Micropartículas através da Montagem Sequencial assistida pela Capilaridade

Controlled patterning of microorganisms into defined spatial arrangements offers unique possibilities for a broad range of biological applications, ...

Assembly and Characterization of an External Driver for the Generation of Sub-Kilohertz Oscillatory Flow in Microchannels

Microfluidic technology has become a standard tool in chemical and biological laboratories for both analysis and synthesis. The injection of liquid samples, such as chemical reagents and cell cultures, is predominantly accomplished through steady flows that are typically driven by syringe pumps, gravity, or capillary forces. The use of complementary oscillatory flows is seldom considered in applications despite its numerous advantages as recently demonstrated in the literature. The significant technical barrier to the implementation of oscillatory flows in microchannels is likely responsible for the lack of its widespread adoption. Advanced commercial syringe pumps that can produce oscillatory flow, are often more expensive and only work for frequencies less than 1 Hz. Here, the assembly and operation of a low-cost, plug-and-play type speaker-based apparatus that generates oscillatory flow in microchannels is demonstrated. High-fidelity harmonic oscillatory flows with frequencies ranging from 10-1000 Hz can be achieved along with independent amplitude control. Amplitudes ranging from 10-600 &#181;m can be achieved throughout the entire range of operation, including amplitudes &#62; 1 mm at the resonant frequency, in a typical microchannel. Although the oscillation frequency is determined by the speaker, we illustrate that the oscillation amplitude is sensitive to fluid properties and channel geometry. Specifically, the oscillation amplitude decreases with increasing channel circuit length and liquid viscosity, and in contrast, the amplitude increases with increasing speaker tube thickness and length. Additionally, the apparatus requires no prior features to be designed on the microchannel and is easily detachable. It can be used simultaneously with a steady flow created by a syringe pump to generate pulsatile flows.

The protocol demonstrates a convenient method to produce harmonic oscillatory flow from 10-1000 Hz in microchannels. This is performed by interfacing a computer-controlled speaker diaphragm to the microchannel in a modular manner.

Montagem e Caracterização de um Driver Externo para a Geração de Fluxo Oscilatório Sub-Kilohertz em Microcanais

Microfluidic technology has become a standard tool in chemical and biological laboratories for both analysis and synthesis. The injection of liquid ...

Three-dimensional Printing of Thermoplastic Materials to Create Automated Syringe Pumps with Feedback Control for Microfluidic Applications

Microfluidics has become a critical tool in research across the biological, chemical, and physical sciences. One important component of microfluidic experimentation is a stable fluid handling system capable of accurately providing an inlet flow rate or inlet pressure. Here, we have developed a syringe pump system capable of controlling and regulating the inlet fluid pressure delivered to a microfluidic device. This system was designed using low-cost materials and additive manufacturing principles, leveraging three-dimensional (3D) printing of thermoplastic materials and off-the-shelf components whenever possible. This system is composed of three main components: a syringe pump, a pressure transducer, and a programmable microcontroller. Within this paper, we detail a set of protocols for fabricating, assembling, and programming this syringe pump system. Furthermore, we have included representative results that demonstrate high-fidelity, feedback control of inlet pressure using this system. We expect this protocol will allow researchers to fabricate low-cost syringe pump systems, lowering the entry barrier for the use of microfluidics in biomedical, chemical, and materials research.

Here we present a protocol to construct a pressure-controlled syringe pump to be used in microfluidic applications. This syringe pump is made from an&#160;additively manufactured body, off-the-shelf hardware, and open-source electronics. The resulting system is low-cost, straightforward to build, and delivers well-regulated fluid flow to enable rapid microfluidic research.

Tridimensional de impressão de materiais termoplásticos para criar automatizado bombas de seringa com controle de gabarito para aplicações microfluídicos

Microfluidics has become a critical tool in research across the biological, chemical, and physical sciences. One important component of microfluidic ...

Interlinked Macroporous 3D Scaffolds from Microgel Rods

A two-component system of functionalized microgels from microfluidics allows for fast interlinking into 3D macroporous constructs in aqueous solutions without further additives. Continuous photoinitiated on-chip gelation enables variation of the microgel aspect ratio, which determines the building block properties for the obtained constructs. Glycidyl methacrylate (GMA) or 2-aminoethyl methacrylate (AMA) monomers are copolymerized into the microgel network based on polyethylene glycol (PEG) star-polymers to achieve either epoxy or amine functionality. A focusing oil flow is introduced into the microfluidic outlet structure to ensure continuous collection of the functionalized microgel rods. Based on a recent publication, microgel rod-based constructs result in larger pores of several hundred micrometers and, at the same time, lead to overall higher scaffold stability in comparison to a spherical-based model. In this way, it is possible to produce higher-volume constructs with more free volume while reducing the amount of material required. The interlinked macroporous scaffolds can be picked up and transported without damage or disintegration. Amine and epoxy groups not involved in interlinking remain active and can be used independently for post-modification. This protocol describes an optimized method for the fabrication of microgel rods to form macroporous interlinked scaffolds that can be utilized for subsequent cell experiments.

Microgel rods with complementary reactive groups are produced via microfluidics with the ability to interlink in aqueous solution. The anisometric microgels jam and interlink into stable constructs with larger pores compared to spherical-based systems. Microgels modified with GRGDS-PC form macroporous 3D constructs that can be used for cell culture.

Andaimes 3D macroporosos interligados de hastes de microgel

A two-component system of functionalized microgels from microfluidics allows for fast interlinking into 3D macroporous constructs in aqueous solutions ...