Нидерландские ученые разработали аддитивную систему для изготовления трубчатых скаффолдов

Многие трубчатые ткани, такие как кровеносные сосуды и трахея, могут повреждаться в результате травм и заболеваний. В связи с существующими ограничениями в использовании аутологичных трансплантатов необходимость в синтетических заменителях представляет постоянный интерес в качестве возможной альтернативы.

В настоящее время большинство технологий изготовления сосудистых скаффолдов опирается на технологии электроформования с использованием вращающегося коллектора. Основным преимуществом этих методов является диаметр волокон, который может составлять от десятков нанометров до десятков микрометров. Недостатком этих технологий является то, что по-прежнему трудно создать продольную пористость, а механически получаемые скаффолды часто оказываются слабыми.

Целью исследования, проведенного в MERLN, было продемонстрировать аддитивную технологию на основе экструзии, аналогичную FDM, с синхронизированной четвертой осью вращения, которая позволяет изготавливать сложные трубчатые геометрии. Кроме того, была дополнительно изучена роль геометрии при проектировании скаффолдов и ее влияние на механические свойства, такие как радиальное сжатие, прочность на растяжение и трехточечный изгиб.

В рамках своей работы для создания трубчатых полых скаффолдов ученые MERLN разработали аддитивную систему на основе экструзии с четырьмя осями вращения по принципу FFF/FDM печати. Для оценки механических характеристик были исследованы паттерны скаффолдов с прямоугольными и ромбовидными порами.

За основу своей четырехкоординатной экструзионной системы ученые взяли гравировальный станок Roland EGX-360 с полностью управляемой четвертой осью. Его гравировальная головка была заменена на изготовленный по заказу дозирующий картридж с подогревом. В качестве материала для печати использовался поликапролактон, который после полного расплавления экструдировался под давлением 5 бар через сопло диаметром 260 мкм (игла 25G) на вращающуюся оправку из нержавеющей стали диаметром 2 мм, которая была закреплена на 4-й оси и управлялась принтером.

Новый метод получил название melt-spinning. Отмечается, что с помощью разработанной аддитивной системы можно полностью контролировать дизайн и геометрию скаффолдов, что не было отмечено в других технологиях. Кроме того был сделан вывод, что разные дизайны пор скаффолдов позволяют получать различные механические свойства для различных областей применения.