Naukowcy 3D Systemy mocowania druku, aby zmniejszyć na poślizgu podczas testowania miękkich tkanek

Kiedy myślę o zaciskach, jeśli w ogóle to robię, chodzi o to, by utrzymywać drewno w sklepie ze scenami podczas robienia zestawów do zabawy lub trzymać dwa duże przedmioty, które zostały mocno sklejone, podczas gdy klej wysycha. Istnieje jednak wiele różnych zastosowań i zastosowań zacisków, w tym w medycynie, czego dowodem są zaciski Cardioplegia wydrukowane w 3D zaprojektowane dla King's College Hospital Foundation Trust dwa lata temu.

Ostatnio grupa współpracowników z Uniwersytet Otago i Auckland University of Technology w Nowej Zelandii oraz Uniwersytet w Lipsku w Niemczech opublikowali dokument zatytułowany "Wykorzystanie technologii druku 3D w celu ułatwienia i standaryzacji testów tkanek miękkich" w czasopiśmie Scientific Reports, w którym szczegółowo opisano ich pracę tworzenie wydrukowanych w 3D zacisków i urządzeń, które mogą pomóc w montażu tkanek miękkich do celów testowych.

Streszczenie brzmi: "Ten raport opisuje nasze doświadczenia z wykorzystaniem zacisków drukowanych 3D do mocowania tkanek miękkich z różnych regionów anatomicznych. Zostanie omówiona wykonalność i potencjalne ograniczenia technologii. Tkanki były pozyskiwane w świeżym stanie, w tym ludzkiej skóry, więzadeł i ścięgien. Standaryzowane zaciski i uchwyty zostały wydrukowane w 3D i użyte do zamontowania próbek. W quasi-statycznych próbach rozciągania połączonych z cyfrową korelacją obrazu i badaniami zmęczeniowymi scharakteryzowaliśmy możliwości zastosowania techniki mocowania. Skaningowa mikroskopia elektronowa została wykorzystana do oceny próbek w celu oceny integralności macierzy pozakomórkowej po przeprowadzeniu testów mechanicznych. 3D zaciski drukowane nie wykazywały oznak uszkodzenia związanego z mocowaniem podczas testów quasi-statycznych, a nienaruszona matryca pozakomórkowa znajdowała się w obszarze zacisku, w obszarze zacisku przejściowego i w obszarze centralnym, z którego uzyskano dane odkształcenia. W testach zmęczeniowych, poślizg materiału był niski, pozwalając na cykliczne testy poza 105 cyklami. Porównanie z innymi technikami mocowania pozwala na łatwość i precyzję obsługi zacisków wydrukowanych w 3D, można je łatwo dostosować do geometrii próbek i idealnie nadaje się do eksperymentów z wysoką standaryzacją i wysokowydajnymi biomechaniki tkanek miękkich.

Tkanki miękkie mają kilka specjalnych właściwości, takie jak różnorodność, zależność kierunkowa (anistropia) i lepkosprężystość (wykazujące zarówno lepkość, jak i sprężystość podczas deformacji). Siła tych cech jest zwiększona przez takie rzeczy jak opóźnienie pośmiertne, wodazmiany zawartości i traumatyczne patologie, z których wszystkie mogą powodować problemy, jeśli chodzi o wystandaryzowane testy mechaniczne obciążonej tkanki.

Oprawy i zaciski zostały użyte, by pomóc w problemach takich jak poślizg materiału, ale są ograniczone podczas pracy z tkankami miękkimi z powodów takich jak, jak pisze gazeta, "oderwanie od miejsca mocowania lub ryzyko wywołanych temperaturą zmian w mechanicznym zachowaniu."

W ciągu ostatnich kilku lat zespół opracowali technikę zwaną plastynacją częściową, która wykorzystuje ceramicznie wzmocnioną żywicę poliuretanową w miejscach mocowania zacisków, aby pomóc w poślizgnięciu. Przygotowanie tej metody wymaga jednak dużo czasu, co wymaga również specjalnych (przeczytanych drogich i trudnych do zdobycia) urządzeń, takich jak odlewy i pompy próżniowe, a błędy mogą pojawiać się podczas zaciskania ze względu na to, jak trudno jest ustawić miękkie tkanki w teście, w którym występują skutki grawitacji.

"W związku z tym chcieliśmy zbadać alternatywne techniki, które mogą ułatwić zaciskanie tkanek oraz pomóc w standaryzacji zaciskania tkanek miękkich w celu wykonania badań biomechanicznych w mniejszym zakresie. czasochłonny "- wyjaśniają naukowcy w swoich artykułach. "Drukowanie 3D stało się w międzyczasie szeroko dostępne, a takie profesjonalne rozwiązania w zakresie wytłaczania można wykorzystać do dostosowywania i drukowania urządzeń i regulacji do testów biomechanicznych przy użyciu dostępnych na rynku włókien ciągłych. Co więcej, można go wykorzystać do zapewnienia niedrogich dodatków do istniejących urządzeń testujących na całym świecie, wykraczających poza samą biomechanikę tkanek miękkich. Możliwość udostępniania istniejących modeli cyfrowych umożliwia szeroką dostępność i wymianę badań i wiedzy. Drukowanie 3D może być również wykorzystywane do mechanizmów mocujących, a różnice w konstrukcji mocowania wydają się być łatwiejsze dzięki zastosowaniu szybkiego prototypowania z wszechobecnym oprogramowaniem. "

Podczas szybkiego wyszukiwania w Internecie znalazłem modele Zaciski do wydrukowania 3D na Thingiverse, Instructables i 3D Hubs, choć żadne nie były przeznaczone do celów medycznych. Systemy mocowania zespołu badawczego zostały zaprojektowane przy użyciu oprogramowania Creo 4.0 3D CAD i wydrukowane na Ultimaker 3 Extended w dostępnych na rynku włóknach ABS, PLA, nylonowych i TPU.

W swoim artykule zespół badawczy opisał doświadczysz montażu ludzkich tkanek miękkich, z trzech różnych regionów anatomicznych o różnych właściwościach, używając zacisków drukowanych 3D, a także porównałeś ten nowy sposób mocowania z poprzednim częściowymmetoda plastynacji