Объединение двух разных форм полимера может перевести производство силиконовых элементов с формовки, литья и ротационного отложения простых форм на 3D-печати сложных структур с лучшими механическими характеристиками и биологической адгезией.
Такие данные представила команда Университета штата Пенсильвания в статье ACS Biomaterials Science & Engineering.
«Пока что ПДМС (полидиметилсилоксан или силикон) имеет ограничения в формировании и производстве устройств, — отметил Ибрагим Озболат. – Большинство исследований проводится с применением литья или микроформовки, но такие методы ведут к получению материалов со слабыми механическими свойствами и плохой адгезией клеток».
Данный полимер используется для создания биологических машин, лабораторий и органов «на чипе», двух- и трехмерных платформ для клеточных культур.
Любое сырье для чернил 3D-принтера должно проходить через печатную форсунку и сохранять форму после распределения. Sylgard 184, эластомер из ПДМС, недостаточно вязок для этого процесса. Но, при смешивании в правильном соотношении с другим представителем группы, SE 1700, проблема устраняется.
«Мы оптимизировали вещество для печати, чтобы контролировать его экструзию и соответствие оригинальной схеме, которая печатается», — сказал Озболат.
Исследователи воспользовались свойством «истончения сдвига» материалов. Некоторые структуры демонстрируют неньютонвское поведение, снижая вязкость под давлением. Это – прекрасное свойство для 3D-печати. Выходя из наконечника, материал восстанавливает свойства, сохраняя нужную форму.
Гладкая, гидрофобная поверхность отливки из ПДМС плохо подходит для крепления клеток и тканей. Ученые часто используют покрытия для повышения сцепления. 3D-печатным структурам, состоящим из тысяч тонких нитей ПДМС, не нужны такие дополнения.
Изготовление с помощью 3D-принтера уменьшило количество пузырьков внутри структуры, в сравнении с литьем. Технология также повысила прочность изделия.