New medical devices based on 3D printing of alginate and their application in biomedical engineering
Creators: name: Σφονδύλα, Ραχήλ Γεωργίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Τρισδιάστατη εκτύπωση
Αλγινικό άλας
Ιατρικές συσκευές
3d printing
Alginate
Medical devices

description: Η παρούσα διατριβή αποσκοπεί στη σύνθεση νηματίων με πρώτη ύλη το αλγινικό νάτριο με ανάμιξη ή εμβάπτισή τους σε διάφορα διαλύματα ιοντικών διασυνδετών, προκειμένου να κατασκευαστούν τρισδιάστατες δομές ή ικριώματα που θα χρησιμοποιηθούν ως ιατρικές συσκευές. Ο κύριος σκοπός της έρευνας είναι η τρισδιάστατη εκτύπωση νημάτων για το σχηματισμό τρισδιάστατων δομών, οι οποίες θα χρησιμοποιηθούν ως νέες ιατρικές συσκευές που στοχεύουν να αντικαταστήσουν τις ήδη υπάρχουσες μεθόδους μέσω των οποίων αντιμετωπίζονταν καταστάσεις αντικατάστασης κατεστραμμένων ιστών ή η ανάγκη μεταμόσχευσης οργάνων και ιστών. Συγκεκριμένα, οι στόχοι της παρούσας έρευνας είναι να πραγματοποιηθεί ποσοτική ανάλυση και μάλιστα τόσο η σύνθεση όσο και ο σχηματισμός νημάτων με τη βοήθεια σύριγγας με ή χωρίς βελόνα όπου σε ορισμένες περιπτώσεις αναμίχθηκαν εντός της σύριγγας και με διάλυμα διασταυρούμενου συνδετικού ιόντος (CaCl2, CaCO3/GDL) και η μετέπειτα εμβάπτισή τους σε λουτρό ίδιας ή διαφορετικής συγκέντρωσης σταυροδεσμευτή (CaCl2) καθώς και η βελτιστοποίηση των πειραμάτων για την εύρεση της κατάλληλης σύνθεσης όπου το τελικό προϊόν που προκύπτει έχει σταθερή δομή, με τις διάφορες δοκιμές να εξετάζονται ως προς την κινητική τους μέσω διαφόρων μεθόδων. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκαν διάφορες μέθοδοι για τον ποιοτικό προσδιορισμό της κινητικής των νημάτων, όπως η μέθοδος περίθλασης ακτίνων Χ και η φασματοσκοπία υπεριώδους-ορατού, και αντίστοιχα για την ποσοτική χρήση της ρεολογίας, με τον προσδιορισμό των μηχανικών ιδιοτήτων τους και της μεταβολής τους με το χρόνο από την προσθήκη του ιοντικού διασυνδέτη. Τέλος, παρουσιάζονται εικόνες σχετικά με την εσωτερική δομή των τρισδιάστατων δομών, όπου μπορούν να εντοπιστούν ορισμένα σημεία διασύνδεσης μεταξύ των νηματίων και η ύπαρξη πόρων που μπορεί να υποδηλώνουν την ευκολία εισόδου των κυττάρων στο μέλλον.
description: This thesis aims at the synthesis of filaments with sodium alginate as a raw material by mixing or immersing them in different ion crosslinker solutions, in order to build three-dimensional structures or scaffolds to be used as medical devices. The main purpose of the research is the 3D printing of filaments for the formation of three-dimensional structures, which will be used as new medical devices which aim to replace the already existing methods through which situations of replacing damaged tissues or the need to transplant organs and tissues were dealt with. Specifically, the objectives of this research are to carry out a quantitative analysis and in fact both the synthesis and formation of filaments with the help of a syringe with or without a needle where in some cases they were also mixed inside the syringe with an ion cross-linker solution (CaCl2, CaCO3/GDL) and the subsequent immersing them in a bath of the same or different concentration of crosslinker (CaCl2) as well as optimizing the experiments to find the appropriate composition where the resulting final product has a stable structure, with the various trials being examined for their kinetics through various methods. In particular, various methods were used to qualitatively determine the kinetics of the filaments such as X-ray diffraction method and UV-visible spectroscopy and respectively for quantitatively using the rheology, by determining their mechanical properties and their change with time since the addition of the ion crosslinker. Finally, images are presented about the internal structure of the 3D structures where some points of interconnection between the filaments and the existence of pores can be identified which may indicate the ease of cell entry in the future.