Experimental demonstration of compact polymer mass transfer device manufactured by additive manufacturing with hydrogel integration to bio-mimic the liver functions
Autores: Narendran, Ganesan; Walunj, Avdhoot; Kumar, A. Mohan; Jeyachandran, Praveen; Awwad, Nasser S.; Ibrahium, Hala A.; Gorji, M. R.; Perumal, D. Arumuga
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Experimental demonstration of compact polymer mass transfer device manufactured by additive manufacturing with hydrogel integration to bio-mimic the liver functions
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Hidrogel
Mecanismo de liberación
Temperatura
PH
Tecnología de fabricación aditiva
Azul de metileno
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
En este documento, diseñamos y demostramos un hidrogel sensible a estímulos que imita la función de difusión de masa del hígado. Hemos controlado el mecanismo de liberación utilizando variaciones de temperatura y pH. La tecnología de fabricación aditiva se utilizó para fabricar el dispositivo con nailon (PA-12), utilizando sinterización láser selectiva (SLS). El dispositivo tiene dos secciones de compartimentos: la sección inferior maneja el control térmico y suministra agua regulada por temperatura a la sección de transferencia de masa del compartimento superior. La cámara superior tiene un tubo concéntrico serpenteante de dos capas; el tubo interno transporta el agua regulada por temperatura al hidrogel utilizando los poros dados. Aquí, el hidrogel está presente para facilitar la liberación del azul de metileno (MB) cargado en el fluido. Ajustando el pH del fluido, la velocidad de flujo y la temperatura, se examinaron las propiedades de deshinchamiento del hidrogel. El peso del hidrogel fue máximo a 10 mL/min y disminuyó en un 25,29% a 10,12 g para una velocidad de flujo de 50 mL/min. La liberación acumulada de MB a 30 grados Celsius aumentó al 47% para la velocidad de flujo más baja de 10 mL/min, y la liberación acumulada a 40 grados Celsius subió al 55%, que es un 44,7% más que a 30 grados Celsius. Las tasas de liberación de MB aumentaron considerablemente cuando el pH bajó de 12 a 8, mostrando que el pH más bajo tuvo un impacto importante en la liberación de MB del hidrogel. Solo se liberó el 19% del MB a pH 12 después de 50 minutos, y después, la tasa de liberación permaneció casi constante. A temperaturas de fluido más altas, los hidrogeles perdieron aproximadamente el 80% de su agua en solo 20 minutos, en comparación con una pérdida del 50% de su agua a temperatura ambiente. Los resultados de este estudio pueden contribuir a futuros desarrollos en el diseño de órganos artificiales.
Descripción
En este documento, diseñamos y demostramos un hidrogel sensible a estímulos que imita la función de difusión de masa del hígado. Hemos controlado el mecanismo de liberación utilizando variaciones de temperatura y pH. La tecnología de fabricación aditiva se utilizó para fabricar el dispositivo con nailon (PA-12), utilizando sinterización láser selectiva (SLS). El dispositivo tiene dos secciones de compartimentos: la sección inferior maneja el control térmico y suministra agua regulada por temperatura a la sección de transferencia de masa del compartimento superior. La cámara superior tiene un tubo concéntrico serpenteante de dos capas; el tubo interno transporta el agua regulada por temperatura al hidrogel utilizando los poros dados. Aquí, el hidrogel está presente para facilitar la liberación del azul de metileno (MB) cargado en el fluido. Ajustando el pH del fluido, la velocidad de flujo y la temperatura, se examinaron las propiedades de deshinchamiento del hidrogel. El peso del hidrogel fue máximo a 10 mL/min y disminuyó en un 25,29% a 10,12 g para una velocidad de flujo de 50 mL/min. La liberación acumulada de MB a 30 grados Celsius aumentó al 47% para la velocidad de flujo más baja de 10 mL/min, y la liberación acumulada a 40 grados Celsius subió al 55%, que es un 44,7% más que a 30 grados Celsius. Las tasas de liberación de MB aumentaron considerablemente cuando el pH bajó de 12 a 8, mostrando que el pH más bajo tuvo un impacto importante en la liberación de MB del hidrogel. Solo se liberó el 19% del MB a pH 12 después de 50 minutos, y después, la tasa de liberación permaneció casi constante. A temperaturas de fluido más altas, los hidrogeles perdieron aproximadamente el 80% de su agua en solo 20 minutos, en comparación con una pérdida del 50% de su agua a temperatura ambiente. Los resultados de este estudio pueden contribuir a futuros desarrollos en el diseño de órganos artificiales.