Sunulan protokolün, çeşitli uygulamalar için akıllı, şekil dönüştürülebilir, yumuşak robotik sistemlerin gerçekleştirilmesi için yeni yönler sağlaması bekleniyor. 4D zamana bağlı baskı işlemi, milimetreden santimetreye kadar geniş bir boyut aralığına sahip, çeşitli uyaranlara duyarlı yumuşak robotlar oluşturabilir. Bu 4D biyobaskı tekniği, sağlık mühendisliğinde hedefli ilaç dağıtımı, mikrocerrahi ve daha az invaziv biyopsiye doğru genişletilebilir.
Yalnızca metin bilgileri okuyucular için belirsizlik yaratabilir, bu nedenle amaçlanan sonuçların elde edilmesine yardımcı olmak için görsel gösteriler gereklidir. Uyaranlara yanıt vermeyen akrilamid bazlı hidrojel mürekkepleri hazırlamak için, akrilamid, çapraz bağlayıcı ve fotoğraf başlatıcıyı 24 saat boyunca manyetik bir karıştırıcı kullanarak deiyonize suda seyreltin. Uyaranlara duyarlı N-izopropilakrilamid bazlı hidrojel mürekkepleri hazırlamak için, N-izopropilakrilamid ve foto başlatıcıyı, 24 saat boyunca manyetik bir karıştırıcı kullanarak deiyonize suda seyreltin.
Daha sonra akrilamid jeline ve N-izopropilakrilamid jeline boya ekleyin ve kesme maddesi Laponite RD'yi dakikada 1150 rotasyonda veya en az altı saatte, tamamen seyreltilene kadar vorteksleyin. Ardından, hidrojel mürekkebi hazırlamak için metinde verilen talimatları izleyin. Ferrogel mürekkeplerini hazırlamak için öncelikle metinde açıklanan protokole göre A çözeltisi ve B çözeltisi hazırlayın.
Polimerizasyonu gerçekleştirmek için, 200 mikrolitre A çözeltisini ve B çözeltisinin beş mikrolitresini bir mikrosantrifüj tüpüne aktarın ve karışımı 20 saniye boyunca vorteksleyin. Dilimleyici yazılımını kullanarak, tutucu tasarımının optimizasyonu ile daha önce oluşturulan her yapı için bir G kodu oluşturun. 0,4 milimetrelik bir katman yüksekliği atayın.
% 75'lik bir dolgu yoğunluğuVe saniyede 10 milimetrelik bir baskı hızı. Çift yazıcı kafası kullanarak G kod dosyasını düzenleyin. G kod dosyasını 3B yazıcıya bağlamadan önce güvenli bir dijital veya SD karta kaydedin.
Akrilamid bazlı ve N-izopropilakrilamid bazlı hidrojel kartuşları ilgili nozullara bağladıktan sonra, kartuşların iki yazıcı kafasının Z ekseninde aynı konumda olup olmadığını kontrol edin. Ardından, iki nozul arasındaki yanlış hizalamaları önlemek için X ve Y koordinatlarını tam olarak kalibre edin. Şimdi, baskı basıncını akrilamid bazlı hidrojel için 20 ila 25 kilopaskal ve N-izopropilakrilamid bazlı hidrojel için 10 ila 15 kilopascal olarak ayarlayın.
Bir sonrakini yazdırmak için her örnek tamamen yazdırıldıktan sonra adımları yineleyin. UV fotokürlemeden önce, manyetik alana duyarlı ferrogel mürekkeplerini bir şırınga kullanarak 3D baskılı yumuşak tutucunun hedeflenen ince delik alanına enjekte edin. Ferrojelin enjeksiyonundan sonra, tutucu yapısını altı dakika boyunca 365 nanometre dalga boyuna sahip bir UV kaynak odasının içine yerleştirin.
UV fotoğraf kürlemeden sonra, tutucu yapısını tamamen şişmiş bir denge durumuna ulaşana kadar en az 24 saat boyunca deiyonize bir su banyosuna aktarın. Yumuşak hibrit kavrayıcı, termal olarak duyarlı çalıştırma ve manyetik hareket yoluyla bir alma ve yerleştirme görevi gerçekleştirdi. Sıcaklık, düşük kritik çözelti sıcaklığının veya LCST'nin üzerine çıktığında, N-izopropilakrilamid bazlı hidrojel şişti ve kıskaç ucunu kapatarak küçüldü.
Buna karşılık, N-izopropilakrilamid bazlı hidrojelin şişmesi nedeniyle sıcaklık LCST'nin altına düştüğünde tutucu ucu açıldı. Tutucu ayrıca deiyonize suyla dolu 3D baskılı bir numune labirenti içinde bir alma ve yerleştirme görevi gösterdi. Tutucu, ucu açık durumunda, başlangıç konumundan hedef somon karacasına harici bir mıknatıs tarafından yönlendirildi.
Sıcaklık 40 santigrat dereceye ulaştığında, tutucunun ucu somon karacasını kavramak için kapandı. Tutucu, somon karacasını tutarken labirentten dışarı yönlendirildi ve bozulmamış somon karacasını hedef alanda, 25 santigrat derece oda sıcaklığında, ucu açık bir durumda başarıyla serbest bıraktı. İki nozul arasındaki koordinat noktaları kalibre edilirken deneysel özen gösterilmelidir.
Bu süreç çok fazla pratik gerektirir. Bu özel protokol, hassas bir şekilde kontrol edilebilir, yüksek hassasiyetli ve çok işlevli akıllı uyaranlara duyarlı yumuşak robotların gerçekleştirilmesinde daha önemli ilerlemeler için zemin hazırlamaktadır.
