Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) вместе с коллегами из Сургутского государственного университета исследовали динамику растекания и испарения капель раствора поликапролактона — биополимера, который используют для создания трехмерных структур в регенерации костной ткани, рассказали в пресс-службе Минобрнауки России.
Эксперименты подтвердили перспективность этого материала для капельной 3D-биопечати — метода, который позволяет получать изделия с высоким разрешением и сохранять до 95% жизнеспособности клеток.
Поликапролактон — биоразлагаемый полиэфир. Он медленно распадается с образованием минимального количества кислых продуктов, что делает его привлекательным для тканевой инженерии. Однако до сих пор его чаще использовали в экструзионной печати, где разрешение низкое, а клетки могут повреждаться при прохождении через сопло.
Технология капельной печати считается более перспективной с точки зрения высокой точности пространственного размещения биоматериалов. Кроме того, капельный метод более щадящий, так как в нем используются полимеры с низкой вязкостью, быстро проходящие через сопло, что значительно повышает жизнеспособность клеток после печати. Мы решили исследовать растекание и осаждение отдельной капли поликапролактона, чтобы прогнозировать форму и размер остаточной полимерной пленки
В экспериментах ученые использовали растворы с разной концентрацией полимера — от 1% до 10%. Добавление поверхностно-активного вещества предотвращало образование жидкостных мостов, которые могли бы испортить структуру. Капли диаметром 2 мм наносили на сапфировое стекло и с помощью высокоскоростной съемки и электронной микроскопии анализировали растекание, испарение и морфологию остаточной пленки.
Оказалось, что для многослойной печати лучше подходят растворы с низкой концентрацией поликапролактона (1–4%), а для однослойной — с высокой (7–10%). Концентрация влияет не только на форму пленки, но и на механизм конвекции при испарении. По словам ученых, полученные данные помогут сформулировать практические рекомендации для высокоточной капельной 3D-печати биополимерами в тканевой инженерии. Результаты опубликованы в International Journal of Heat and Fluid Flow.
Ранее Наука Mail писала о том, что ученые впервые описали остеопороз с точки зрения минералогии.
