Este estudio fue apoyado por el centro de solicitud de polímero GreenPAC como parte del proyecto 140413: "impresión 3D en producción". Nos gustaría reconocer Albert Hartman, Corinne van Noordenne, Rens van Leeuwen, Anniek Bruins, Femke Tamminga, Jur van Dijken y Albert Woortman para facilitar el rodaje del video.

PRECAUCIÓN: Consulte todas las hojas de datos de seguridad del material (MSDS) antes de su uso.
1. preparación de resina fotocurables
Nota: Utilice equipo de protección personal (gafas, guantes, bata de laboratorio) durante el siguiente procedimiento. Ver nuestro trabajo anterior12 para más detalles en esta sección.
<ol><li>Verter 50 g de 1, 10-Decanodiol diacrylate (SA5201) en un erlenmeyer de 500 mL.</li>
	<li>Agregar 1,0 g de diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl) óxido de fosfina (TPO) y 0,40 g de 2, 5 -bis(5 -terc-butil-benzoxazol-2-yl) tiofeno (BBOT) al matraz.</li>
	<li>Equipar el matraz con un agitador mecánico y revolver la mezcla a 200 rpm por 5 min a temperatura ambiente con el fin de disolver el TPO y el BBOT en el monómero de acrilato.</li>
	<li>Añadir 100 g de tetraacrylate de pentaeritritol y 100 g de acrilato epoxy multifuncional (véase Tabla de materiales) a la mezcla.</li>
	<li>Revolver la mezcla a 200 rpm por 30 min a 50 ° C para una resina homogénea.</li>
	<li>Quite el agitador mecánico y coloque el matraz con un tapón. El frasco se envuelve en papel aluminio para proteger la resina de polímetro acrilato de base biológica (BAPR) de la luz. Nota: El protocolo se puede detener aquí.</li>
	<li>Cubrir la placa inferior de un reómetro con geometría de placas paralelas con la photoresin.</li>
	<li>Ajustar el espacio entre las placas a 1 mm y cubrir el Reómetro con capucha resistente a UV.</li>
	<li>Medir la viscosidad de la resina a temperatura ambiente a velocidades de corte de 0,1 a 100 s-1; por ejemplo,0.100, 0.126, 0.158, 0.200, 0,251, 0,316, 0.398, 0.501, 0.631, 0.794, 1.00, 1.26, 1,58, 2.00, 2.51, 3.16, 3.98, 5.01, 6.31, 7.94, 10.0, 12.6, 15.8, 20.0, 25.1, 31.6, 39.8, 50.1, 63.1, 79.4 y 100 s-1.</li>
</ol>2. Stereolithographic impresión 3D con biobásicos Acrylates
Nota: Vea nuestro trabajo anterior12 para más detalles en esta sección.
<ol><li>Encienda la impresora 3D de SLA y selecciona modo abierto.</li>
	<li>Inicie el software de preparación de la modelo en una computadora. Elija la configuración de impresión: material (claro), versión (V4) y espesor de la capa (50 μm).</li>
	<li>Abra el modelo digital del prototipo en forma de complejo, un archivo de lenguaje (.stl) mosaico estándar (véase Archivo de codificación complementaria) y elija la ubicación y orientación en la plataforma de la construcción.  Subir el trabajo de impresión desde el software de preparación de la modelo a la impresora 3D de SLA. Nota: Dependiendo de la arquitectura del producto, una estructura de soporte puede integrarse en el modelo 3D para estabilizar la construcción durante la fabricación. En el caso del prototipo en forma de complejo demostrado aquí, una estructura de apoyo no es necesaria si impreso normal a la dirección de construcción.</li>
	<li>Verter 200 mL de la base biológica photoresin en un tanque de resina. Abrir la impresora 3D y Monte bien el tanque de resina.</li>
	<li>Montaje de la plataforma de construcción y cierre la impresora 3D.</li>
	<li>Iniciar el trabajo de impresión.</li>
	<li>Permita que la impresora 3D fabricar prototipos en forma complejas.  No abra la impresora hasta que haya terminado el trabajo de impresión. Nota: Antes de imprimir, asegúrese de que esté nivelada la impresora 3D. Para el protocolo demostrado, la longitud de onda del láser UV es 405 nm. El tiempo de impresión del objeto es h 2,5.</li>
</ol>3. después del tratamiento de 3D imprimir objetos
Nota: Utilice equipo de protección personal (gafas, guantes) durante el siguiente procedimiento.
<ol><li>Una vez terminado el trabajo de impresión, abra la impresora. Retire la plataforma de la construcción, con las piezas producidas adjuntadas y cierre la impresora.</li>
	<li>La estación de lavado, llenada de alcohol isopropílico e inserte la plataforma de la construcción. Iniciar el procedimiento y enjuague durante 20 min eliminar cualquier resina sin reaccionar.</li>
	<li>Una vez finalizado el procedimiento de lavado, retire la plataforma de la construcción de la estación de lavado y separe los prototipos de la plataforma de la construcción.</li>
	<li>Seque los prototipos a aire durante 30 minutos. Mientras tanto, precalentar el horno UV a 60 ° C. Nota: Precalentamiento tendrá por lo menos 15 minutos. La longitud de onda de UV del horno es 405 nm, idéntica a la longitud de onda del laser de SLA.</li>
	<li>Abrir el horno UV y colocar rápidamente los prototipos de la plataforma giratoria. Cierre el horno UV y curación durante 60 min a 60 ° C para asegurar la conversión completa.</li>
	<li>Cuando termine el procedimiento post curado, abrir el horno UV y quitar los prototipos.</li>
</ol>4. Caracterización de la morfología superficial de prototipos en forma de complejo
Nota: Vea nuestro trabajo anterior12 para más detalles en esta sección.
<ol><li>Cortar aprox. 1 cm de hélice interna del prototipo en forma complejo utilizando una hoja de afeitar.</li>
	<li>Coloque la muestra en el portamuestras con la cinta conductiva de carbón de doble cara.</li>
	<li>Antes de la proyección de imagen, capa de la muestra con 30 nm Pt/Pd (80: 20) en un sistema de pulverización catódica.</li>
	<li>Inserte la muestra en un microscopio electrónico de barrido operando a un voltaje de aceleración de 5 kV. Adquirir varias imágenes de la muestra a 30 X y 120 aumentos.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Van Wijk, A., van Wijk, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 3D Printing with Biomaterials: Towards a Sustainable and Circular Economy. , (2015).</li><li>Gross, B. C., Erkal, J. L., Lockwood, S. Y., Chen, C., Spence, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+3D+Printing+and+Its+Potential+Impact+on+Biotechnology+and+the+Chemical+Sciences.">Evaluation of 3D Printing and Its Potential Impact on Biotechnology and the Chemical Sciences.</a> Analytical Chemistry. 86, 3240-3253 (2014).</li><li>Chia, H. N., Wu, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+3D+printing+of+biomaterials.">Recent advances in 3D printing of biomaterials.</a> Journal of Biological Engineering. 9, 4 (2015).</li><li>Mechels, F. P. W., Feijen, J., Grijpma, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+stereolithography+and+its+applications+in+biomedical+engineering.">A review on stereolithography and its applications in biomedical engineering.</a> Biomaterials. 31, 6121-6130 (2010).</li><li>Skoog, S. A., Goering, P. L., Narayan, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stereolithography+in+tissue+engineering.">Stereolithography in tissue engineering.</a> Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 25, 845-856 (2014).</li><li>Bhatia, S. K., Ramadurai, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 3D Printing and Bio-Based Materials in Global Health. , (2017).</li><li>Oskui, S. M., Diamante, G., Liao, C., Shi, W., Gan, J., Schlenk, D., Grover, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+and+Reducing+the+Toxicity+of+3D-Printed+Parts.">Assessing and Reducing the Toxicity of 3D-Printed Parts.</a> Environmental Science &amp; Technology Letters. 3, 1-6 (2016).</li><li>Gong, H., Beauchamp, M., Perry, S., Woolley, A. T., Nordin, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+approach+to+resin+formulation+for+3D+printed+microfluidics.">Optical approach to resin formulation for 3D printed microfluidics.</a> RSC Advances. 5, 106621-106632 (2015).</li><li>Zarek, M., Layani, M., Cooperstein, I., Sachyani, E., Cohn, D., Magdassi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+printing+of+shape+memory+polymers+for+flexible+electronic+devices.">3D printing of shape memory polymers for flexible electronic devices.</a> Advanced Materials. 28, 4449-4454 (2016).</li><li>Ligon-Auer, S. C., Schwentenwein, M., Gorsche, C., Stampfl, J., Liska, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toughening+of+photo-curable+polymer+networks:+A+review.">Toughening of photo-curable polymer networks: A review.</a> Polymer Chemistry. 7, 257-286 (2016).</li><li>Miao, S., Zhu, W., Castro, N. J., Nowicki, M., Zhou, X., Cui, H., Fisher, J. P., Zhang, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=4D+printing+smart+biomedical+scaffolds+with+novel+soybean+oil+epoxidized+acrylate.">4D printing smart biomedical scaffolds with novel soybean oil epoxidized acrylate.</a> Scientific Reports. 6, 27226 (2016).</li><li>Voet, V. S. D., Strating, T., Schnelting, G. H. M., Dijkstra, P., Tietema, M., Xu, J., Woortman, A. J. J., Loos, K., Jager, J., Folkersma, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biobased+acrylate+photocurable+resin+formulation+for+stereolithographic+3D+printing.">Biobased acrylate photocurable resin formulation for stereolithographic 3D printing.</a> ACS Omega. 3, 1403-1408 (2018).</li><li>Ligon-Auer, S. C., Liska, R., Stampfl, J., Gurr, M., M&#252;lhaupt, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymers+for+3D+Printing+and+Customized+Additive+Manufacturing.">Polymers for 3D Printing and Customized Additive Manufacturing.</a> Chemical Reviews. 117, 10212-10290 (2017).</li><li>Weng, Z., Zhou, Y., Lin, W., Senthil, T., Wu, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure-property+relationship+of+nano+enhanced+stereolithography+resin+for+desktop+SLA+3D+printer.">Structure-property relationship of nano enhanced stereolithography resin for desktop SLA 3D printer.</a> Composites: Part A. 88, 234-242 (2016).</li><li>Scalera, F., Esposito Corcione, C., Montagna, F., Sannino, A., Maffezzoli, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+characterization+of+UV+curable+epoxy/hydroxyapatite+suspensions+for+stereolithography+applied+to+bone+tissue+engineering.">Development and characterization of UV curable epoxy/hydroxyapatite suspensions for stereolithography applied to bone tissue engineering.</a> Ceramics International. 40, 15455-15462 (2014).</li><li>Lee, H., Fang, N. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro+3D+Printing+using+a+digital+projector+and+its+application+in+the+study+of+soft+materials+mechanics.">Micro 3D Printing using a digital projector and its application in the study of soft materials mechanics.</a> Journal of Visualized Experiments. (69), e4457 (2012).</li><li>Huemer, K., Squirrell, J. M., Swader, R., Pelkey, K., LeBert, D. C., Huttenlocher, A., Eliceiri, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+live+imaging+device+for+improved+experimental+manipulation+of+zebrafish+larvae.">Long-term live imaging device for improved experimental manipulation of zebrafish larvae.</a> Journal of Visualized Experiments. (128), e56340 (2017).</li><li>Decker, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light-induced+crosslinking+polymerization.">Light-induced crosslinking polymerization.</a> Polymer International. 51, 1141-1150 (2002).</li><li>Elliot, J. E., Bowman, C. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+network+formation+of+free+radical+polymerization+of+multifunctional+monomers.">Predicting network formation of free radical polymerization of multifunctional monomers.</a> Polymer Reaction Engineering. 10, 1-19 (2002).</li><li>Ellakwa, A., Cho, N., Lee, I. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+resin+matrix+composition+on+the+polymerization+shrinkage+and+rheological+properties+of+experimental+dental+composites.">The effect of resin matrix composition on the polymerization shrinkage and rheological properties of experimental dental composites.</a> Dental Materials. 23, 1229-1235 (2007).</li><li>Charton, C., Falk, V., Marchal, P., Pla, F., Colon, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+Tg,+viscosity+and+chemical+structure+of+monomers+on+shrinkage+stress+in+light-cured+dimethacrylate-based+dental+resins.">Influence of Tg, viscosity and chemical structure of monomers on shrinkage stress in light-cured dimethacrylate-based dental resins.</a> Dental Materials. 23, 1447-1459 (2007).</li></ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

Fabricación aditiva se aplica en la fabricación de prototipos a medida y pequeñas series, cuando los mayores costos de producción por parte pueden competir con los procesos convencionales ya no es necesario para la producción de moldes y herramientas. En la última década, los ingresos de servicios y productos relacionados con la fabricación aditiva han crecido de manera exponencial13. La fracción más grande de las ventas de material es de fotopolímeros. El crecimiento atrajo atención e inició las inversiones de las principales industrias, por ejemplo, aeroespacial, automotriz, médica. Por lo tanto, el campo de la impresión 3D se pretende ampliar en los próximos años.
Hemos demostrado un método eficiente para la fabricación precisa y demanda de productos sustentables con resinas renovables fotopolímero en una impresora 3D de stereolithographic. El uso de los acrilatos de bajo costo base biológica como el principal componente hace estas resinas potencialmente coste-competitivo con respecto a sus contrapartes comerciales. Por otra parte, las formulaciones de bioresin fueron aplicadas con éxito en un 3D de SLA estandarizado proceso de impresión, de tal modo usando el mismo procedimiento y ajustes aplicados para resinas comerciales. La viscosidad de la resina de acrilato es un parámetro esencial en el proceso de impresión 3D y es controlada por el monómero al cociente del oligómero. Por lo general, se logra una tasa de corte de 100 s-1 durante el decubrir de resina líquida en el proceso impresión14,15. En esta región, los bioresins tienen una viscosidad por debajo de 5 Pa·s (figura 1) y son apropiados para aplicación en equipos de impresión de stereolithographic.
Fabricación aditiva basada en litografía es reconocido por su excelente calidad superficial y precisión en comparación con FDM y láser selectivo (SLS)16,17de la sinterización. Esto es demostrado por las imágenes fotográficas y microscópicas que representa el complejo en forma de prototipos (figura 4). Por el contrario, las propiedades mecánicas de las piezas producidas son limitadas debido a la limitada selección de materiales adecuados para el proceso de SLA18,19. Sistemas de acrilato en general muestran fragilidad y resistencia de impacto pobre debido a la densidad de alta reticulación y arquitectura de red no homogénea. En consecuencia, los materiales 3D impreso de las resinas de acrilato renovables tiene una última fuerza de 2 a 8 MPa (figura 2), que es menor en comparación con productos comerciales12. Sin embargo, optimización de la después del tratamiento, variando la duración del lavado, secado, curado y temperatura de curado, conduce a una mejora significativa en rendimiento mecánico (figura 3).
El análisis microscópico revela la característica alta resolución y excelente superficie de acabado de los prototipos producidos bajo alta ampliación (figura 4). Los dentados bordes verticales de las hélices se presentan del capa por capa SLA proceso de impresión, en el cual la parte superior de una capa expuesta recibe una dosis UV más grande en comparación con la parte posterior de una capa de8. Las grietas en la superficie de los prototipos fabricados pueden resultar de las fuerzas de contracción en el proceso de curado UV. La contracción en sistemas de acrilato resulta ser inversamente proporcional a la viscosidad de la resina20,21. Por lo tanto, el grado de fisuración (figura 4) se reduce al aplicar photoresins más viscoso (figura 1).

Prototipado rápido permite libertad de diseño y producción bajo demanda y que la fabricación eficiente de 3D construye en forma de capa por capa1. Como resultado, la impresión 3D como una técnica de fabricación ha desarrollado rápidamente en últimos años2. Varias tecnologías están disponibles, todo depende de la traducción de modelos virtuales en objetos físicos y la aplicación de procesos como extrusión, deposición de energía directa, solidificación de polvo, laminación de hoja y fotopolimerización. Este último consiste en paso a paso UV curado de resinas de fotopolímero líquido. En 1986, casco y sus colaboradores desarrollaron el aparato de la estereolitografía (SLA), una impresora 3D basada en láser UV. Más recientemente, un proceso similar llamado luz digital (DLP) de procesamiento ha estado disponible, en que photopolymerization es iniciado por un proyector de luz. Juntos, DLP y SLA se denominan estereolitografía 3D impresión3.
SLA aplica en alta resolución de prototipos y fabricación de dispositivos biomédicos4,5. Esta tecnología es superior a la deposición fundida ampliamente utilizada modeling (FDM) en términos de precisión, acabado superficial y resolución6. Dependiendo de la arquitectura del producto, una estructura de apoyo está integrada en el modelo 3D para estabilizar la construcción durante la fabricación. Además, un tratamiento post-impresión de piezas fabricadas es necesario7,8. Por lo general, objetos impresos son lavados en un baño de alcohol para disolver resina sin reaccionar y posterior curado en horno UV se realiza para garantizar la completa conversión de la polimerización9.
En general, resinas para la fabricación aditiva basada en litografía dependen de sistemas fotocurables que contiene acrilatos o epóxidos multifuncional10. Resinas de fotopolímeros actuales en el mercado comercial son fósil y caros, mientras que la disponibilidad de resinas renovables de bajo costo es necesario para facilitar la fabricación local y libre de residuos de productos 3D sostenibles para una economía de base biológica1 , 6. recientemente, fotopolímero resinas a base de acrilatos renovables desarrolladas y aplicadas con éxito en estereolitografía 3D impresión11,12. En este protocolo detallado, demostramos la creación rápida de prototipos con resinas de base biológica sobre un aparato comercial de estereolitografía. Se presta especial atención a los pasos críticos en el procedimiento, es decir, resina de formulación y posterior impresión de tratamientos, para ayudar a los nuevos profesionales en el campo de la fabricación aditiva.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Isobornyl acrylate&#160;</td>
			<td>Sartomer</td>
			<td>SA5102</td>
			<td>Acrylate monomer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1,10-decanediol diacrylate</td>
			<td>Sartomer</td>
			<td>SA5201</td>
			<td>Acrylate monomer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pentaerythritol tetraacrylate</td>
			<td>Sartomer</td>
			<td>SA5400</td>
			<td>Acrylate monomer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multifunctional epoxy acrylate</td>
			<td>Sartomer</td>
			<td>SA7101</td>
			<td>Acrylate oligomer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide (TPO), 97%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>415952</td>
			<td>Photoinitiator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2,5-bis(5-tert-butyl-benzoxazol-2-yl)thiophene (BBOT), 99%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>223999</td>
			<td>Optical absorber</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropyl alcohol (IPA), 99%</td>
			<td>Bleko</td>
			<td>1010500</td>
			<td>For alcohol bath (applied in Form Wash)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paar Physica MCR300&#160;</td>
			<td>Anton Paar</td>
			<td>-</td>
			<td>Rheometer with parallel plate geometry</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Form 2 Printer</td>
			<td>Formlabs</td>
			<td>-</td>
			<td>Desktop SLA 3D printer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Form Wash&#160;</td>
			<td>Formlabs</td>
			<td>-</td>
			<td>Washing station</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Form Cure</td>
			<td>Formlabs</td>
			<td>-</td>
			<td>UV oven</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Instron 4301 1KN Series IX</td>
			<td>Instron</td>
			<td>-</td>
			<td>Universal testing machine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Philips XL30 ESEM-FEG&#160;</td>
			<td>Philips</td>
			<td>-</td>
			<td>Scanning electron microscope</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

stereolithographic 3d printing with renewable acrylates

La accesibilidad de materiales renovables competitivos en costo y su aplicación en la fabricación aditiva es esencial para una economía de base biológica eficiente. Demostramos la creación rápida de prototipos de resinas sostenibles mediante una impresora 3D de stereolithographic. Formulación de resina ocurre por simple mezcla de base biológica acrilato monómeros y oligómeros con photoinitiatior y amortiguador de óptico. Viscosidad de la resina es controlado por el monómero al cociente de oligómero y se determina en función de la tarifa del esquileo de un reómetro con geometría de placas paralelas. Un aparato de stereolithographic cargado con las resinas de base biológica se emplea para producir prototipos forma complejos con gran precisión. Los productos requieren un tratamiento posterior, como enjuague de alcohol y la irradiación UV, para asegurar un curado completo. La resolución de la característica alto y excelente superficie de acabado de los prototipos es revelado por microscopía electrónica de barrido.

Cuatro composiciones de resina representativos se muestran en la tabla 1, junto con su contenido de carbono promedio de base biológica (A.C.) derivada de el BC individual de los componentes. La viscosidad de la resina (figura 1) está influenciada por la proporción de monómeros de acrilato y oligómeros y típicamente demuestra comportamiento newtoniano. Las propiedades mecánicas de piezas fabricadas de varias resinas fueron determinadas por análisis de tensión. La figura 2 muestra el resultado representativo en una máquina de ensayos universal en términos de E-módulo y resistencia a la tracción. El efecto del tratamiento post-impresión sobre el rendimiento del producto se muestra en la figura 3. La resolución de suave superficie y de alta función de complejo en forma de prototipos es revelada por el microscopio electrónico (figura 4). La medida de la fisuración superficial se relaciona con la viscosidad de la resina inicial.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td rowspan="2">Resina</td>
			<td>TPO</td>
			<td>BBOT</td>
			<td>SA5102</td>
			<td>SA5201</td>
			<td>SA5400</td>
			<td>SA7101</td>
			<td>A. C.</td>
		</tr>
<tr>
<td>% w/w</td>
			<td>% w/w</td>
			<td>% w/w</td>
			<td>% w/w</td>
			<td>% w/w</td>
			<td>% w/w</td>
			<td>%</td>
		</tr>
<tr>
<td>BAPR-Α</td>
			<td>0.40</td>
			<td>0.16</td>
			<td>20</td>
			<td>40</td>
			<td></td>
			<td>40</td>
			<td>67</td>
		</tr>
<tr>
<td>BAPR-Β</td>
			<td>0.40</td>
			<td>0.16</td>
			<td></td>
			<td>60</td>
			<td></td>
			<td>40</td>
			<td>64</td>
		</tr>
<tr>
<td>BAPR-Γ</td>
			<td>0.40</td>
			<td>0.16</td>
			<td></td>
			<td>20</td>
			<td>40</td>
			<td>40</td>
			<td>44</td>
		</tr>
<tr>
<td>BAPR-Δ</td>
			<td>0.40</td>
			<td>0.16</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>60</td>
			<td>40</td>
			<td>34</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabla 1: R formulación de resina de acrilato enewable. Características de bioacrylate representante de resinas, con contenido de carbono de composición y la base biológica de resina.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58177/58177fig1.jpg"> Figura 1: comportamiento reológico de las resinas de acrilato renovables antes de la impresión 3D. Viscosidad en función de la tasa de corte para muestras BAPR sin curar. Figura está adaptada con el permiso (copyright 2018 American Chemical Society). 12 <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/58177/58177fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58177/58177fig2.jpg"> Figura 2: comportamiento mecánico de los productos 3D, fabricado a partir de varios bioresins por un aparato de estereolitografía. Resistencia a la tracción (rojo) y módulo de Young (cian) de piezas producidas de curado BAPRs. Las barras de tracción (ISO 527-2-1BA) fueron impresos normal a la dirección de construcción. Barras de error indican la desviación estándar. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/58177/58177fig2large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58177/58177fig3.jpg"> Figura 3: influencia de post-impresión tratamiento en el funcionamiento mecánico de los productos 3D. Resistencia a la tracción de piezas producidas post tratados en diversas condiciones. Las barras de tracción (ISO 527-2-1BA) fueron impresos normal a la dirección de construcción. Barras de error indican la desviación estándar. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/58177/58177fig3large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58177/58177fig4.jpg"> Figura 4: representación Visual y microscópica de prototipos en forma de complejo fabricado a partir de varios bioresins por un aparato de estereolitografía. (A) foto del prototipo de Torre Torre impreso con BAPR-α (arriba) y SEM imágenes de hélice interna correspondiente (parte inferior). (B) foto del prototipo de Torre Torre impreso con BAPR-β (arriba) y SEM imágenes de hélice interna correspondiente (parte inferior). (C) foto del prototipo de Torre Torre impreso con BAPR-γ (arriba) y SEM imágenes de hélice interna correspondiente (parte inferior). (D) foto del prototipo de Torre Torre impreso con BAPR-δ (arriba) y SEM imágenes de hélice interna correspondiente (parte inferior). Figura está adaptada con permiso (copyright 2018 American Chemical Society)12. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/58177/58177fig4large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

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Stereolithographic 3D Printing with Renewable Acrylates

Se presenta un protocolo para la fabricación aditiva con resinas renovables fotopolímero en un aparato de estereolitografía.

Impresión 3D stereolithographic con acrilatos renovables

The accessibility of cost-competitive renewable materials and their application in additive manufacturing is essential for an efficient biobased economy. ...

stereolithographic-3d-printing-with-renewable-acrylates

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Chemistry

9.4K vistas.  NHL Stenden University of Applied Sciences. Se presenta un protocolo para la fabricación aditiva con resinas renovables fotopolímero en un aparato de estereolitografía.

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Photodynamic Therapy with Blended Conducting Polymer/Fullerene Nanoparticle Photosensitizers

In this article a method for the fabrication and reproducible in-vitro evaluation of conducting polymer nanoparticles blended with fullerene as the next generation photosensitizers for Photodynamic Therapy (PDT) is reported. The nanoparticles are formed by hydrophobic interaction of the semiconducting polymer MEH-PPV (poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene]) with the fullerene PCBM (phenyl-C61-butyric acid methyl ester) in the presence of a non-compatible solvent. MEH-PPV has a high extinction coefficient that leads to high rates of triplet formation, and efficient charge and energy transfer to the fullerene PCBM. The latter processes enhance the efficiency of the PDT system through fullerene assisted triplet and radical formation, and ultrafast deactivation of MEH-PPV excited stated. The results reported here show that this nanoparticle PDT sensitizing system is highly effective and shows unexpected specificity to cancer cell lines.

This protocol describes a method for the fabrication of conducting polymer nanoparticles blended with fullerene. These nanoparticles were investigated for their potential use as a next generation photosensitizers for Photodynamic Therapy (PDT).

Terapia fotodinámica con Blended polímero conductor / Fullerene nanopartículas fotosensibilizadores

In this article a method for the fabrication and reproducible in-vitro evaluation of conducting polymer nanoparticles blended with fullerene as the next ...

Investigación

Química

Determination of Carbonyl Functional Groups in Bio-oils by Potentiometric Titration: The Faix Method

Carbonyl compounds present in bio-oils are known to be responsible for bio-oil property changes upon storage and during upgrading. Specifically, carbonyls cause an increase in viscosity (often referred to as &#39;aging&#39;) during storage of bio-oils. As such, carbonyl content has previously been used as a method of tracking bio-oil aging and condensation reactions with less variability than viscosity measurements. Additionally, carbonyls are also responsible for coke formation in bio-oil upgrading processes. Given the importance of carbonyls in bio-oils, accurate analytical methods for their quantification are very important for the bio-oil community. Potentiometric titration methods based on carbonyl oximation have long been used for the determination of carbonyl content in pyrolysis bio-oils. Here, we present a modification of the traditional carbonyl oximation procedures that results in less reaction time, smaller sample size, higher precision, and more accurate carbonyl determinations. While traditional carbonyl oximation methods occur at room temperature, the Faix method presented here occurs at an elevated temperature of 80 &#176;C.

Here we present a potentiometric titration technique for accurately quantifying carbonyl compounds in pyrolysis bio-oils.

Determinación de carbonilo grupos funcionales en aceites biológicos mediante valoración potenciométrica: El Método Faix

Carbonyl compounds present in bio-oils are known to be responsible for bio-oil property changes upon storage and during upgrading. Specifically, carbonyls ...

Temperature-programmed Deoxygenation of Acetic Acid on Molybdenum Carbide Catalysts

Temperature programmed reaction (TPRxn) is a simple yet powerful tool for screening solid catalyst performance at a variety of conditions. A TPRxn system includes a reactor, furnace, gas and vapor sources, flow control, instrumentation to quantify reaction products (e.g., gas chromatograph), and instrumentation to monitor the reaction in real time (e.g., mass spectrometer). Here, we apply the TPRxn methodology to study molybdenum carbide catalysts for the deoxygenation of acetic acid, an important reaction among many in the upgrading/stabilization of biomass pyrolysis vapors. TPRxn is used to evaluate catalyst activity and selectivity and to test hypothetical reaction pathways (e.g., decarbonylation, ketonization, and hydrogenation). The results of the TPRxn study of acetic acid deoxygenation show that molybdenum carbide is an active catalyst for this reaction at temperatures above ca. 300 &#176;C and that the reaction favors deoxygenation (i.e., C-O bond-breaking) products at temperatures below ca. 400 &#176;C and decarbonylation (i.e., C-C bond-breaking) products at temperatures above ca. 400 &#176;C.

Presented here is a protocol for the operation of a micro-scale temperature-programmed reactor for evaluating the catalytic performance of molybdenum carbide during acetic acid deoxygenation.

La desoxigenación programada la temperatura de ácido acético en carburo de molibdeno Catalizadores

Temperature programmed reaction (TPRxn) is a simple yet powerful tool for screening solid catalyst performance at a variety of conditions. A TPRxn system ...

Microfluidic-based Synthesis of Covalent Organic Frameworks (COFs): A Tool for Continuous Production of COF Fibers and Direct Printing on a Surface

Covalent Organic Frameworks (COFs) are a class of porous covalent materials which are frequently synthesized as unprocessable crystalline powders. The first COF was reported in 2005 with much effort centered on the establishment of new synthetic routes for its preparation. To date, most available synthetic methods for COF synthesis are based on bulk mixing under solvothermal conditions. Therefore, there is increasing interest in developing systematic protocols for COF synthesis that provide for fine control over reaction conditions and improve COF processability on surfaces, which is essential for their use in practical applications. Herein, we present a novel microfluidic-based method for COF synthesis where the reaction between two constituent building blocks, 1,3,5-benzenetricarbaldehyde (BTCA) and 1,3,5-tris(4-aminophenyl)benzene (TAPB), takes place under controlled diffusion conditions and at room temperature. Using such an approach yields sponge-like, crystalline fibers of a COF material, hereafter called MF-COF. The mechanical properties of MF-COF and the dynamic nature of the approach allow the continuous production of MF-COF fibers and their direct printing onto surfaces. The general method opens new potential applications requiring advanced printing of 2D or 3D COF structures on flexible or rigid surfaces.

Microfluidic-based Synthesis of Covalent Organic Frameworks COFs: A Tool for Continuous Production of COF Fibers and Direct Printing on a Surface

We present a novel microfluidic-based method for synthesis of covalent organic frameworks (COFs). We demonstrate how this approach can be used to produce continuous COF fibers, and also 2D or 3D COF structures on surfaces.

Síntesis microfluídica de marcos orgánicos covalentes (COFs): Una herramienta para la producción continua de fibras COF e impresión directa en una superficie

Covalent Organic Frameworks (COFs) are a class of porous covalent materials which are frequently synthesized as unprocessable crystalline powders. The ...

Preparation of Chitosan-based Injectable Hydrogels and Its Application in 3D Cell Culture

The protocol presents a facile, efficient, and versatile method to prepare chitosan-based hydrogels using dynamic imine chemistry. The hydrogel is prepared by mixing solutions of glycol chitosan with a synthesized benzaldehyde terminated polymer gelator, and hydrogels are efficiently obtained in several minutes at room temperature. By varying ratios between glycol chitosan, polymer gelator, and water contents, versatile hydrogels with different gelation times and stiffness are obtained. When damaged, the hydrogel can recover its appearances and modulus, due to the reversibility of the dynamic imine bonds as crosslinkages. This self-healable property enables the hydrogel to be injectable since it can be self-healed from squeezed pieces to an integral bulk hydrogel after the injection process. The hydrogel is also multi-responsive to many bio-active stimuli due to different equilibration statuses of the dynamic imine bonds. This hydrogel was confirmed as bio-compatible, and L929 mouse fibroblast cells were embedded following standard procedures and the cell proliferation was easily assessed by a 3D cell cultivation process. The hydrogel can offer an adjustable platform for different research where a physiological mimic of a 3D environment for cells is profited. Along with its multi-responsive, self-healable, and injectable properties, the hydrogels can potentially be applied as multiple carriers for drugs and cells in future bio-medical applications.

Here we describe a facile preparation of chitosan-based injectable hydrogels using dynamic imine chemistry. Methods to adjust the hydrogel&#8217;s mechanical strength and its application in 3D cell culture are presented.

Preparación de hidrogeles inyectables basados en quitosano y su aplicación en cultivos celulares 3D

The protocol presents a facile, efficient, and versatile method to prepare chitosan-based hydrogels using dynamic imine chemistry. The hydrogel is ...

Synthesis of Platinum-nickel Nanowires and Optimization for Oxygen Reduction Performance

Platinum-nickel (Pt-Ni) nanowires were developed as fuel cell electrocatalysts, and were optimized for the performance and durability in the oxygen reduction reaction. Spontaneous galvanic displacement was used to deposit Pt layers onto Ni nanowire substrates. The synthesis approach produced catalysts with high specific activities and high Pt surface areas. Hydrogen annealing improved Pt and Ni mixing and specific activity. Acid leaching was used to preferentially remove Ni near the nanowire surface, and oxygen annealing was used to stabilize near-surface Ni, improving durability and minimizing Ni dissolution. These protocols detail the optimization of each post-synthesis processing step, including hydrogen annealing to 250 &#176;C, exposure to 0.1 M nitric acid, and oxygen annealing to 175 &#176;C. Through these steps, Pt-Ni nanowires produced increased activities more than an order of magnitude than Pt nanoparticles, while offering significant durability improvements. The presented protocols are based on Pt-Ni systems in the development of fuel cell catalysts. These techniques have also been used for a variety of metal combinations, and can be applied to develop catalysts for a number of electrochemical processes.

&#160; The protocol describes the synthesis and electrochemical testing of platinum-nickel nanowires. Nanowires were synthesized by the galvanic displacement of a nickel nanowire template. Post-synthesis processing, including hydrogen annealing, acid leaching, and oxygen annealing were used to optimize nanowire performance and durability in the oxygen reduction reaction.

Síntesis de nanocables de platino y níquel y optimización de rendimiento de reducción de oxígeno

Platinum-nickel (Pt-Ni) nanowires were developed as fuel cell electrocatalysts, and were optimized for the performance and durability in the oxygen ...

Obtaining 3D Chemical Maps by Energy Filtered Transmission Electron Microscopy Tomography

Energy filtered transmission electron microscopy tomography (EFTEM tomography) can provide three-dimensional (3D) chemical maps of materials at a nanometric scale. EFTEM tomography can separate chemical elements that are very difficult to distinguish using other imaging techniques. The experimental protocol described here shows how to create 3D chemical maps to understand the chemical distribution and morphology of a material. Sample preparation steps for data segmentation are presented. This protocol permits the 3D distribution analysis of chemical elements in a nanometric sample. However, it should be noted that currently, the 3D chemical maps can only be generated for samples that are not beam sensitive, since the recording of filtered images requires long exposure times to an intense electron beam. The protocol was applied to quantify the chemical distribution of the components of two different heterogeneous catalyst supports. In the first study, the chemical distribution of aluminum and titanium in titania-alumina supports was analyzed. The samples were prepared using the swing-pH method. In the second, the chemical distribution of aluminum and silicon in silica-alumina supports that were prepared using the sol-powder and mechanical mixture methods was examined.

This paper describes a protocol to achieve 3D chemical maps combining energy filtered imaging and electron tomography. The chemical distribution of two catalyst supports formed by elements that are difficult to distinguish by other imaging techniques was studied. Each application consists of mapping overlapped chemical elements - respectively spaced-ionization edges.

Obtención de mapas 3D química energía filtrada tomografía de microscopia electrónica de transmisión

Energy filtered transmission electron microscopy tomography (EFTEM tomography) can provide three-dimensional (3D) chemical maps of materials at a ...

Methionine Functionalized Biocompatible Block Copolymers for Targeted Plasmid DNA Delivery

Reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization integrates the advantages of radical polymerization and living polymerization. This work presents the preparation of methionine functionalized biocompatible block copolymers via RAFT polymerization. Firstly, N,N-bis(2-hydroxyethyl)methacrylamide-b-N-(3-aminopropyl)methacrylamide (BNHEMA-b-APMA, BA) was synthesized via RAFT polymerization using 4,4&#8217;-azobis(4-cyanovaleric acid) (ACVA) as an initiating agent and 4-cyanopentanoic acid dithiobenzoate (CTP) as the chain transfer agent. Subsequently, N,N-bis(2-hydroxyethyl)methacrylamide-b-N-(3-guanidinopropyl)methacrylamide (methionine grafted BNHEMA-b-GPMA, mBG) was prepared by modifying amine groups in APMA with methionine and guanidine groups. Three kinds of block polymers, mBG1, mBG2, and mBG3, were synthesized for comparison. A ninhydrin reaction was used to quantify the APMA content; mBG1, mBG2, and mBG3 had 21%, 37%, and 52% of APMA, respectively. Gel permeation chromatography (GPC) results showed that BA copolymers possess molecular weights of 16,200 (BA1), 20,900(BA2), and 27,200(BA3) g/mol. The plasmid DNA (pDNA) complexing ability of the obtained block copolymer gene carriers was also investigated. The charge ratios (N/P) were 8, 16, and 4 when pDNA was complexed completely with mBG1, mBG2, mBG3, respectively. When the N/P ratio of mBG/pDNA polyplexes was higher than 1, the Zeta potential of mBG was positive. At an N/P ratio between 16 and 32, the average particle size of mBG/pDNA polyplexes was between 100-200 nm. Overall, this work illustrates a simple and convenient protocol for the block copolymer carrier synthesis.

This work presents the preparation of methionine functionalized biocompatible block copolymers (mBG) via the reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) method. The plasmid DNA complexing ability of the obtained mBG and their transfection efficiency were also investigated. The RAFT method is very beneficial for polymerizing monomers containing special functional groups.

Copolímeros de bloque sin capacidad de ejecución funcionalización de metionina para la entrega de ADN de plásmido dirigido

Reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization integrates the advantages of radical polymerization and living polymerization. This ...

Inkjet Printing All Inorganic Halide Perovskite Inks for Photovoltaic Applications

A method for synthesizing photoactive inorganic&#160;perovskite quantum dot inks and an inkjet printer deposition method, using the synthesized inks, are demonstrated. The ink synthesis is based on a simple wet chemical reaction and the inkjet printing protocol is a facile step by step method. The inkjet printed thin films have been characterized by X-ray diffraction, optical absorption spectroscopy, photoluminescent spectroscopy, and electronic transport measurements. X-ray diffraction of the printed quantum dot films indicates a crystal structure consistent with an orthorhombic room temperature phase with (001) orientation. In conjunction with other characterization methods, the X-ray diffraction&#160;measurements show high quality films can be obtained through the inkjet printing method.

A protocol for synthesizing inorganic-lead-halide hybrid perovskite quantum dot inks for inkjet printing and the protocol for preparing and printing the quantum dot inks in an inkjet printer with post characterization techniques are presented.

Inyección de tinta impresión todos halogenuros inorgánicos perovskita tintas para aplicaciones fotovoltaicas

A method for synthesizing photoactive inorganic&#160;perovskite quantum dot inks and an inkjet printer deposition method, using the synthesized inks, are ...

Reactive Inkjet Printing and Propulsion Analysis of Silk-based Self-propelled Micro-stirrers

In this study, a protocol for using reactive inkjet printing to fabricate enzymatically propelled silk swimmers with well-defined shapes is reported. The resulting devices are an example of self-propelled objects capable of generating motion without external actuation and have potential applications in medicine and environmental sciences for a variety of purposes ranging from micro-stirring, targeted therapeutic delivery, to water remediation (e.g., cleaning oil spills). This method employs reactive inkjet printing to generate well-defined small-scale solid silk structures by converting water soluble regenerated silk fibroin (silk I) to insoluble silk fibroin (silk II). These structures are also selectively doped in specific regions with the enzyme catalase in order to produce motion via bubble generation and detachment. The number of layers printed determines the three-dimensional (3D) structure of the device, and so here the effect of this parameter on the propulsive trajectories is reported. The results demonstrate the ability to tune the motion by varying the dimensions of the printed structures.

This protocol demonstrates the ability to utilize reactive inkjet printing to print self-motile biocompatible and environmentally friendly micro-stirrers for use in biomedical and environmental applications.

Impresión reactiva de inyección de tinta y análisis de propulsión de microagitadores autopropulsados basados en la seda

In this study, a protocol for using reactive inkjet printing to fabricate enzymatically propelled silk swimmers with well-defined shapes is reported. The ...