3D-bedruckbaren Material, die biologische Gewebe nachahmt

Forscher haben eine komplexe 3D, poröse Gitterstruktur unter Verwendung von Flüssigkristallvorrichtungen zu schaffen Elastomere können gedruckt, die mimische Knorpel und andere biologische Gewebe.

Erstellen synthetischer Ersatz, die wirklich die Eigenschaften und das Verhalten von biologischen Geweben entsprechen ist nicht leicht gewesen. Aber University of Colorado Denver Wissenschaftler, angeführt von Maschinenbauingenieur Professor Chris Yakacki, PhD, ist die erste 3D-Druck eine komplexe, poröse Gitterstruktur unter Verwendung von Flüssigkristall Elastomere (LCEs) zu schaffen Geräten, die können schließlich mimischen Knorpel und andere biologische Gewebe.

Die CU Denver Team, darunter Professor Kai Yu, PhD, Postdoc Devesh Mistry, PhD, und Doktorand Nicholas Traugutt sowie Wissenschaftlern der Southern University of Science and Technology in China, berichtet seine Ergebnisse in dieser Woche in der Zeitschrift Advanced Materials .

Revolution in der Herstellung von LCEs

Yakacki, der von Smart Materials CU Denver ausarbeitet und Biomechanik (SMAB) Lab begann mit LCEs im Jahr 2012 arbeiten die weiche, sind multifunktionale Werkstoffe für ihre Elastizität und außergewöhnliche Fähigkeit bekannt hohe Energie zu zerstreuen. Im Jahr 2018 erhielt Yakacki einen NSF CAREER-Preis die Herstellbarkeit von LCEs und mehrere Runden der Finanzierung zu entwickeln, um sie als Stoßdämpfer für Football-Helme zu revolutionieren. Schon damals wusste, dass er seine Anwendungen weiter gehen könnte.

„Jeder ist von Flüssigkristallen gehört, weil man sie in Ihrem Handy-Display starr“, sagt Yakacki. „Und Sie haben wahrscheinlich von Flüssigkristallpolymeren gehört, denn das ist genau das, was Kevlar ist. Unsere Herausforderung bestand darin, sie in weiche Polymere zu erhalten, wie Elastomere, sie als Stoßdämpfer zu verwenden. Das ist, wenn Sie die Ebene der Komplexität gehen.“

LCEs sind schwierig zu manipulieren. Bisher konnten die meisten Forscher entweder große Objekte mit minimalen Details oder hohem Detail in praktisch mikroskopischen Strukturen schaffen. Aber wie bei Handy-Bildschirme, große Geräte mit hohen Auflösungen sind, wo die Zukunft liegt. Yakacki und sein Team die Chemikalien und Druckverfahren nahm die Schwierigkeit auf nahezu Null nach unten.

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Quelle: University of Colorado Denver. "3D-printable material that mimics biological tissues." ScienceDaily. ScienceDaily, 8 June 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200608092945.htm>.