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        材料沉積噴墨打印及
        涂層系統解決方案

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        基于Inkjet、EHD、Ultra-sonic等技術的納米材料沉積噴墨打印和表面涂層知識。

        <p>使用Inkjet噴墨打印技術,通過以點成線,線成面的方式,將微液滴(皮升量級)進行分配,從而達到精密鍍膜或噴涂打印的效果。</p><p>這種方式打印出的膜有一致性好,邊沿整齊,膜厚均勻等特點。</p><p>基于穩定、可控的液滴發生機構,結合高精度的運動平臺和程序,能夠將多種溶液快速,準確的進行分配,</p><p>使點成線,線成面進行鍍膜,膜厚等都可通過調節參數進行控制。</p><p>使用Ultra-sonic超聲霧化噴涂技術,適用于支架、球囊、導管、導絲、骨釘等噴涂。</p>

        鍍膜/涂層打印

        使用Inkjet噴墨打印技術,通過以點成線,線成面的方式,將微液滴(皮升量級)進行分配,從而達到精密鍍膜或噴涂打印的效果。

        這種方式打印出的膜有一致性好,邊沿整齊,膜厚均勻等特點。

        基于穩定、可控的液滴發生機構,結合高精度的運動平臺和程序,能夠將多種溶液快速,準確的進行分配,

        使點成線,線成面進行鍍膜,膜厚等都可通過調節參數進行控制。

        使用Ultra-sonic超聲霧化噴涂技術,適用于支架、球囊、導管、導絲、骨釘等噴涂。

        典型案例

        • ▲ PEDOT:PSS氣體傳感器

          在導電共軛聚合物的研究中,電摻雜長期以來一直發揮著重要作用。都靈理工大學相關研究團隊在“二次摻雜對噴墨印刷PEDOT:PSS氣體傳感器 VOC 和 NO2檢測的影響”的研究中,使用聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚(苯乙烯 - 磺酸鹽)(PEDOT:PSS)的導電水性配方,通過噴墨打印機(MicroFab Jetlab 4按需噴墨打印系統)成功制造了一種新型聚合物氣體傳感器。執行了一種用于不可逆二次摻雜的簡單而穩健的處理方法(通過 H2SO4和 MeOH 后處理)以增強電導率并改善氣體傳感性能。實時氣體傳感測量是通過將設備與八種不同的分析物暴露在低濃度范圍的 VOC 蒸汽中進行的,可達飽和蒸汽壓的 5%,NO2 濃度為 10 ppm在21 °C 時的相對濕度 (RH) 達 10%,利用干燥空氣作為載氣和稀釋氣體。針對不同的 PEDOT:PSS 后處理傳感器評估氣體響應,作為穩態電阻變化與器件基線電阻之間的比率獲得。觀察到用濃H2SO4后處理的 PEDOT:PSS 的意外行為,而經 MeOH 和稀釋的 H2SO4后處理的傳感器表現出對all研究分析物的改進響應。對 5% 的氨和 NO2獲得best performances使用純甲醇后處理的設備的氣體響應分別為 6% 和 28%,使用稀硫酸后處理的傳感器的氣體響應分別為 6% 和 28%。此外,對制造的傳感器的長期穩定性和溫度的影響進行了評估??偠灾?,這些有希望的結果可以讓研發團隊更好地了解二次摻雜對電氣和傳感特性的影響,為電子鼻的發展鋪平道路。(上圖為:用于生產氣體傳感器的制作步驟草圖及設備布局,紅色層是噴墨打印的PEDOT:PSS薄膜的圖案,而藍色層對應于接觸墊和電極。照片為制作的PEDOT:PSS氣體傳感器,光學圖像為在金電極上噴墨打印的PEDOT:PSS薄膜。)(2021)

        • ▲ 心血管支架藥物噴涂

          采用MicroFab Inkjet噴墨打印裝置和方法,使用非諾貝特、專有聚合物和藥物包覆心血管支架,在按需滴式噴射模式下進行打印,即流體保持在環境壓力下,使用壓電換能器進行液滴發生。噴墨打印完成后,采用紫外分光光度法測定支架的載藥效率、藥物噴射后的質量和釋放動力學,并采用高效液相色譜法進行驗證。結果表明,支架管顯示100%的捕獲效率,支架在137mmol/l劑量時效率可達到91%,與傳統的噴霧霧化相比,效率提高了十倍多。因此,MicroFab噴墨打印裝置和方法可有效提高載藥效率,有望成為許多昂貴藥物噴涂的方法。(量產)

        • ▲ 心血管支架藥物噴涂

          采用Ultra-sonic超聲霧化噴涂技術,在冠脈支架上噴涂藥物。(量產)

        • ▲ 藥物球囊噴涂

          采用Ultra-sonic超聲霧化噴涂技術,噴涂藥物球囊。(量產)

        • ▲ 藥物導管噴涂

          采用Ultra-sonic超聲霧化噴涂技術,噴涂導管。(量產)

        • ▲ 可生物降解金屬-聚合物復合支架

          可生物降解的冠狀動脈支架有望消除血管重塑后永久植入材料的不良事件。生物可腐蝕金屬和可生物降解聚合物都已嘗試作為新一代支架的基質。復旦大學相關研究團隊在“可生物降解金屬-聚合物復合支架在第一次和第二次植入豬冠狀動脈后的長期療效”的研究中,利用金屬-聚合物復合材料結合金屬的高機械強度和聚合物可調節降解速率的優點制備了可生物降解支架。在鐵表面涂覆(RUIDU超聲霧化噴涂系統)聚乳酸(PLA)后,由于PLA水解等導致局部pH值降低,鐵的降解明顯加速。研究團隊將金屬-聚合物復合支架(MPS)植入豬動脈并以相應的金屬支架(MBS)作為對照檢查其在體內的降解。在本研究中,MPS的整體尺寸為Φ3.0x18mm2。利用數碼相機和掃描電子顯微鏡(SEM)觀察所得MPS的大體和局部形貌。在上圖(a)中顯示了MPS擴張前后的照片,可以看到支架一側有一個不透光的金標記(另一個在背面)。上圖(a)也展示了氣球的膨脹照片。更詳細的MPS結構從上圖(b)的SEM圖像中反映出來。細細的支柱、樹冠和鏈接清晰可見。SEM圖像還表明,聚合物涂層具有良好的力學性能,可以防止膨脹后的涂層破裂或脫落。(2020)

        • ▲ 可生物降解金屬-聚合物復合支架

          堅固且可生物降解的材料是開發用于介入治療的下一代醫療器械的關鍵。聚乳酸 (PLA) 等可生物降解的聚合物具有可控的降解特性,但其機械強度遠低于某些金屬材料(如鐵);另一方面,將鐵的腐蝕速率調整到適合生物醫學應用的時間范圍一直是一個挑戰。復旦大學相關研究團隊通過結合PLA涂層,在臨床所需的時間范圍內實現了體內鐵支架的完全腐蝕,這為稱為金屬-聚合物復合支架的下一代可生物降解冠狀動脈支架提供了一種新的生物材料類型。PLA涂層(RUIDU超聲霧化噴涂系統)加速鐵腐蝕的潛在機制仍然是一個開放的基本話題。在此處,研究團隊在仿生體外條件下研究了PLA涂層下鐵片的腐蝕機制。計算Pourbaix圖(電位與pH值)以呈現仿生水介質中鐵腐蝕的熱力學驅動力。應用電化學方法跟蹤動態腐蝕過程并檢查影響鐵腐蝕的各種潛在線索。目前的工作表明,PLA涂層對鐵腐蝕的加速主要是由于PLA水解降低了局部pH值,以及減輕了聚合物涂層對鈍化層的沉積。計算Pourbaix圖(電位與pH值)以呈現仿生水介質中鐵腐蝕的熱力學驅動力。應用電化學方法跟蹤動態腐蝕過程并檢查影響鐵腐蝕的各種潛在線索。目前的工作表明,PLA涂層對鐵腐蝕的加速主要是由于PLA水解降低了局部pH值,以及減輕了聚合物涂層對鈍化層的沉積。計算Pourbaix圖(電位與pH值)以呈現仿生水介質中鐵腐蝕的熱力學驅動力。應用電化學方法跟蹤動態腐蝕過程并檢查影響鐵腐蝕的各種潛在線索。目前的工作表明,PLA涂層對鐵腐蝕的加速主要是由于PLA水解降低了局部pH值,以及減輕了聚合物涂層對鈍化層的沉積。(2018)

        • ▲ 氣管支架鎂合金聚合物涂層噴涂

          在“Direct Writing of Polymeric Coatings on Magnesium Alloy for Tracheal Stent Applications”的研究中,北卡羅萊納農工州立大學相關研究團隊研究了在鎂合金表面沉積多層可生物降解聚合物涂層的直寫噴墨方法(使用定制的直寫噴墨裝置MicroFab Jetlab 4)。對聚乳酸-乙醇酸共聚物 (PLGA)、聚己內酯 (PCL) 和聚酯氨基甲酸酯脲 (PEUU) 涂層進行了浸泡研究,以根據不同樣品的不同降解特性確定其腐蝕行為。使用電感耦合等離子體光譜,從聚合物涂層樣品中觀察到鎂離子濃度的降低,這表明與未涂層的鎂基材相比,腐蝕速率較低。通過分別評估炎癥和毒性的關鍵生物標志物環氧合酶 2 (COX-2) 和乳酸脫氫酶 (LDH),研究結果還顯示了鎂離子的釋放與完全分化的正常人支氣管上皮 (NHBE) 細胞的健康之間的相關性. COX-2 基因表達的誘導與鎂暴露的增加成正比。此外,基于 NHBE 細胞的良好響應,未包覆和 PCL 聚合物包覆樣品釋放的較高鎂含量導致 LDH 活性降低。 PEUU 和 PLGA 聚合物涂層提供了良好的阻隔層腐蝕保護。本研究評估候選聚合物涂層作為治療劑和阻隔層的來源,以控制用于氣管應用的鎂合金的腐蝕。(上左圖:環氧樹脂澆注鎂合金的沉積模式示意圖,單個涂層由沉積光柵圖案的液滴組成,以形成重疊的線圖案,以均勻地涂覆樣品的所需基材區域;上右圖:在不同的時間點,涂覆PCL聚合物的樣品在Mg-NHBE細胞界面上有氣體釋放。)(2014)

        • ▲ 黑色素納米顆粒薄膜

          黑色素是一種由黑色素細胞產生的天然生物色素,可以在大多數生物體中找到。黑色素獨特的物理和化學特性使其可用于多種應用,尤其是那些需要生物相容性功能材料的應用。相關研究團隊介紹了一項可以利用黑色素的重要技術:就生物相容性基質而言的藥物遞送系統。然而,從不同的生物來源中提取黑色素既昂貴又耗時,并且在化學結構、性質和功能方面引入了可變性。因此,使用生物提取的黑色素很難實現功能可重現的系統。在合成黑色素納米顆粒的噴墨打印作為藥物制劑的生物相容性基質的研究中,研究人員報告了可控均勻尺寸和化學特性的黑色素納米顆粒的合成。通過光學共焦光致發光(PL)成像、掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)和Zeta電位法表征合成納米粒子的光學、化學和結構特征。黑色素納米顆粒具有100nm的尺寸和窄的尺寸分布。與本體顏料相比,納米顆粒結構的優勢在于其增強的表面積與體積比,這對于控制微觀表面積至關重要的應用非常重要。使用噴墨打印技術(MicroFab Jetlab噴墨打印系統),研究人員開發了墨水浪費少的黑色素薄膜,并在其中加載了亞甲藍(研究團隊的代表藥物),以測試黑色素納米顆粒的載藥能力。噴墨打印使他們能夠創建具有精確沉積和少墨水浪費的光滑均勻薄膜。光譜分析證實了“藥物”作為基質附著在黑色素納米顆粒上。因此,研究人員的數據將黑色素識別為可集成到藥物釋放應用中的材料系統。(上圖為載藥前后噴墨打印和滴注法制備的黑色素納米顆?;∧さ奶匦?。(a)黑色素納米顆粒薄膜在加載藥物前后的紫外至近紅外光吸收。研發人員使用亞甲藍(MB)作為模型藥物。MB在618nm和670nm處的特征吸收峰疊加在黑色素的寬帶吸收上,證實了藥物的成功加載。(b)薄膜照片也清楚地證實了載藥量。黑色素膜的特點是呈褐色,而加載MB的黑色素膜呈藍色。噴墨打印技術制備的薄膜的質量會影響需要均勻沉積方法的可靠藥物輸送系統的制造。如圖所示,噴墨打印的黑色素和加載MB的黑色素薄膜明顯比其他技術制備的薄膜更均勻。)

        • ▲ 藥物洗脫人工晶狀體(IOL)

          白內障是導致視力障礙的主要原因,而后囊膜混濁(PCO)是現代白內障手術常見的遠期并發癥,可導致術后嚴重的視力障礙。生長因子和細胞因子刺激殘留晶狀體上皮細胞(LECs)的增殖、遷移和上皮間質轉化(EMT)是PCO發生發展的關鍵病理機制。浙江大學相關研究團隊在“溴芬酸緩釋藥物洗脫人工晶狀體治療后囊膜混濁”的研究中,表明,非甾體抗炎藥(NSAID)溴芬酸能夠有效抑制細胞遷移、EMT標志物的過度表達,如纖連蛋白(FN)、基質金屬蛋白酶2(MMP2)、α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)和轉錄因子Snail,體外。溴芬酸對 TGF-β2 誘導的 EMT 的抑制作用也在使用人前囊的原代晶狀體上皮細胞模型上得到驗證。此外,基于超聲波噴霧技術(RUIDU 超聲霧化噴涂系統),研究團隊開發了一種藥物洗脫人工晶狀體(IOL),該人工晶狀體使用具有持續溴芬酸釋放能力的聚乳酸-乙醇酸共聚物 (PLGA) 來預防PCO的發展。在兔白內障手術模型中,溴芬酸洗脫人工晶狀體表現出顯著的PCO預防和炎癥抑制作用,具有優異的生物相容性??傊?,溴芬酸可通過ERK/GSK-3β/Snail 信號傳導抑制TGF-β2誘導的細胞遷移和LEC的EMT。本研究提供了一種通過基于PLGA的藥物緩釋IOL預防PCO的新方法。(2021)

        • ▲ 在ITO/玻璃上噴墨打印有機光伏器件

          低成本太陽能電池的Drop-on-Denand噴墨打印。完整的有機光伏器件是在25平方毫米的 ITO/玻璃基板上制造的。 通過在ITO上沉積SiO絕緣層以定義3mm寬的中心帶來執行器件區域的圖案化。5x20mm的PEDOT貼片打印在3mm寬的ITO/玻璃中央條上。在PEDOT上,打印了聚合物-富勒烯 (P3HT:C60) 混合物。然后在NREL上沉積鋁陰極以定義0.45cm^2的器件面積。 器件在AM1.5模擬太陽光照下的J-V特性被表征。打印后器件的層,但沒有鋁陰極。上圖左側顯示了一個完整的ITO/玻璃上的太陽能電池器件,其陰極作為背電極。上圖右側是打印的器件的一部分,不同重疊的俯視圖。

        • ▲ 石墨烯薄膜(鋰電池高性能負極)

          相關研究人員報告了使用溶劑剝離的石墨烯納米片和用納米片在綠色溶劑(即乙醇)和乙基纖維素(作為穩定劑)中制備的相關可打印油墨,通過噴墨打?。▊淞艘粋€直徑為80μm壓電噴頭的Jetlab 4噴墨打印系統)在不同基材上制造大面積連續石墨烯薄膜。打印的薄膜在Ar中進行熱退火以提高導電性并嵌入明確的孔隙率。薄層電阻隨著打印層數的增加而降低,在8個打印周期后達到0.15 kΩ/sq的低值。當打印在銅箔上并直接作為鋰離子電池的潛在負極進行測試時,基于經典鋰嵌入/脫嵌和表面電荷存儲的雙重貢獻,在0.1C下可以獲得942mAh/g的高可逆鋰存儲容量。納米尺寸和多孔性質有助于后者,這也導致了良好的倍率性能,在5C下達到上述可逆容量的40%。此外,即使在相當于2C的相當高的電流密度下,電極在100次循環后仍可保持初始可逆容量的87%??傮w而言,噴墨打印的石墨烯薄膜本身是鋰離子電池的一種很有前途的負極,其開發可能有助于各種重要應用,包括柔性設備和儲能系統。

        • 骨科植入物噴涂

          骨釘等。

        • 采血管噴涂

          注射器、采血管等。

        • 人工血管噴涂

          超聲霧化噴涂、電噴霧等。

        • 織物噴涂

          超疏水涂層、抗菌涂層、防水防油涂層、阻燃涂層等。

        • 顱內支架噴涂

          采用Inkjet噴墨打印技術或Ultra-sonic超聲霧化噴涂技術。

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