Details

Данная работа посвящена исследованию возможностей использования чернил на основе пектина для 3D-печати. В результате проведенного исследования установили, что гели на основе пектина обладают биосовместимостью и биоразлагаемостью. Биоразлагаемость пектин содержащих гелей продемонстрирована в тесте с фосфатно-солевом буфере. Они демонстрируют хорошие реологические свойства, позволяющие использовать их в качестве чернил для 3D-печати. Улучшение механических качеств гелей было достигнуто посредством добавления альгината натрия. Проведен анализ реологических характеристик различных составов чернил: пектин в различных концентрациях, пектин и альгинат натрия с учетом концентрации, типа растворителя и добавления модифицирующих агентов. Экспериментально определены оптимальные параметры печати, обеспечивающие стабильность формы напечатанных структур. Полученные результаты демонстрируют потенциал пектиновых чернил как экологичного материала для 3D-печати в задачах материаловедения и устойчивых технологий, в том числе для применения в сфере биоинженерии.

This work is devoted to the study of the possibilities of using pectin bioinks for 3D printing. As a result of the study, it was found that pectin-based gels have high biocompatibility and biodegradability. They demonstrate good rheological properties, allowing them to be used as ink for 3D printing. The improvement of the mechanical properties of the gels was achieved by adding sodium alginate. The rheological characteristics of various ink compositions have been analyzed, taking into account the concentration of pectin, the type of solvent, and the addition of modifying agents. Optimal printing parameters have been experimentally determined to ensure the stability of the shape of the printed structures. The results obtained demonstrate the potential of pectin ink as an environmentally friendly material for 3D printing in the field of materials science and sustainable technologies, including applications in the field of bioengineering.

• РЕФЕРАТ
• ABSTRACT
• СОДЕРЖАНИЕ
• СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
• ВВЕДЕНИЕ
• ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
  • 1.1. Современные материалы для 3D-печати
  • 1.2. Биополимеры в аддитивных технологиях
  • 1.3. Свойства и применение пектина
  • 1.4. 3D-биопринтинг
  • 1.5. Гели на основе пектина
    • 1.5.1. Структурные особенности пектина
    • 1.5.2. Механизмы гелеобразования
    • 1.5.3. Пектиновые гели для 3D- печати
  • 1.6. Aльгинат-пектиновые гидрогели
• ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
  • 2.1. Материалы
    • 2.1.1. Пектин
  • Исследование было сосредоточено на пектине. В данном работе использовались пектин из кожуры яблоки (Huzhou Linghu Xinwang Chemistry Co., Ltd. Huzhou, Zheijan, CHINA).
    • 2.1.2. Альгинат натрия
  • Для улучшения механических свойств в гели добавляли альгинат натрия (Qingdao Nanshan Yuanquan Seaweed Co.,Ltd., CHINA) средней вязкости. Альгинат натрия был добавлен с целью повышения стабильности. После сшивания двухвалентными ионами альгинат переход...
  • 2.2. Методы
  • Были приготовлены растворы смеси альгината и пектина в соотношении 1:1, в концентрациях 5% (25 мг/мл альгината + 25 мг/мл пектина), 10% (100 мг/мл альгината + 100 мг/мл пектина) и 15% (125 мг/мл альгината + 125 мг/мл пектина). Эти растворы были пригот...
    • 2.2.1. Гель с концентрацией 5%
    • 2.2.2. Гель с концентрацией 10%
    • 2.2.3. Гель с концентрацией 15%
    • 2.2.4. Реология чернил
• Сдвиговые и динамические тесты проводилось в измерительном узле конус-плоскость CP25-2 №10840 (диаметр 25 мм, угол 2⁰ в соответствии с ISO3219) и в цилиндрическом измерительном узле СС17 №11329/6694 в соответствии с ISO3219 при температуре 25÷0.1 ⁰С.
  • 2.2.6. Ионная сшивка гидрогелей
  • 2.2.7. Качество печати
  • 2.2.8. Набухание
  • 2.2.9. Сканирующая электронная микроскопия
  • 2.2.10. Тест на цитотоксичность
• ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
  • 3.1. Сравнение растворов пектин/альгината с разными концентрациями
• Рисунок 3.1 – Полученные образцы 5%, 10% и 15% пектина
  • 3.2. Реологические свойства биочернил
  • 3.3. Набухание
  • 3.4. Качество печати
  • 3.5. Сканирующая электронная микроскопия
  • 3.6. Тест на цитотоксичность
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ