Τριδιάστατη εκτύπωση βιοϋλικών για την παραγωγή ικριωμάτων με ιατρικές εφαρμογές

Ζαφείρης, Κωνσταντίνος; Zafeiris, Konstantinos

dc.contributor.author	Ζαφείρης, Κωνσταντίνος
dc.contributor.author	Zafeiris, Konstantinos
dc.date.accessioned	2020-03-10T08:01:21Z
dc.date.available	2020-03-10T08:01:21Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/49915
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.17613
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ικριώματα	el
dc.subject	3D	el
dc.subject	Εκτύπωση	el
dc.subject	Βιοϋλικά	el
dc.subject	Ιστική μηχανική	el
dc.title	Τριδιάστατη εκτύπωση βιοϋλικών για την παραγωγή ικριωμάτων με ιατρικές εφαρμογές	el
dc.contributor.department	Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Επιστήμη Υλικών	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-10-17
heal.abstract	Στην παρούσα εργασία έγινε σύνθεση υβριδικού νανοδομημένου υλικού αποτελούμενο από κρυστάλλους υδροξυαπατίτη και βιομόρια (χιτοζάνη, L-αργινίνη) με στόχο την τριδιάστατη εκτύπωση εμφυτεύσιμων υλικών για οστική ανάπλαση. Η ανάπτυξη των τριδιάστατων υβριδικών ικριωμάτων καθορισμένης μικρο-αρχιτεκτονικής έγινε μέσω τριδιάστατης εκτύπωσης (3D Printing). Απαραίτητη προϋπόθεση για την εκτύπωση του υλικού αποτέλεσε η προσθήκη διαλύματος ζελατίνης/οξικού οξέος, με στόχο τη βελτίωση της ρεολογικής συμπεριφοράς του μελανιού του εκτυπωτή. Οι παράμετροι που εξετάστηκαν ως προς την επίδρασή τους στην γεωμετρική ακρίβεια του τελικού 3D εκτυπωμένου ικριώματος ήταν (α) η ταχύτητα ροής υλικού και (β) οι ταχύτητες κατασκευής πλέγματος και περιμέτρου. Επιπλέον μελετήθηκε η επίδραση της θερμοκρασίας και της εσωτερικής διαμέτρου του ακροφυσίου της κεφαλής εκτύπωσης στην εκτυπωτική συμπεριφορά του μελανιού. Για την εύρεση του βέλτιστου συνδυασμού παραμέτρων εκτύπωσης, σχεδιάστηκαν κυλινδρικά ικριώματα διαμέτρου 15 mm και ύψους 2 mm. Τα δείγματα που παρουσίασαν τη μεγαλύτερη ακρίβεια 3D εκτύπωσης, εξετάστηκαν από πλευράς μηχανικών ιδιοτήτων, πορώδους δομής και βιοσυμβατότητας. Για την επίτευξη εσωτερικού μικροπορώδους στα 3D εκτυπωμένα δείγματα, έγινε λυοφιλίωση και εξάχνωση των κρυστάλλων νερού που περιέχονταν σε αυτά. Τα υβριδικά ικριώματα που προέκυψαν χαρακτηρίστηκαν αρχικά ως προς τις μηχανικές τους ιδιότητες μέσω Νανοδιείσδυσης (Nanoindentation) και παρουσίασαν τιμές μέτρου ελαστικότητας εντός του εύρους τιμών του μέτρου ελαστικότητας του σπογγώδους οστού. Η πορώδης δομή των ικριωμάτων εξετάστηκε με χρήση Υπολογιστικής Μικροτομογραφίας (micro-CT) και Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας Σάρωσης (SEM). Τα ικριώματα χαρακτηρίστηκαν από ποσοστό συνολικού πορώδους που εμπίπτει με το αντίστοιχο του σπογγώδους οστού. Επιπλέον διαπιστώθηκε η ύπαρξη αρκετά μεγάλου ποσοστού μικροπόρων τόσο στην επιφάνεια όσο και στο εσωτερικό των ικριωμάτων υπό μορφή διασυνδεδεμένου δικτύου. Για την εξέταση της βιοσυμβατότητας των 3D εκτυπωμένων ικριωμάτων, έγιναν καλλιέργειες οστεοβλαστών των σειράς MG63. Η βιωσιμότητα των τελευταίων μελετήθηκε μέσω της χρωματομετρικής μεθόδου MTT (MTT Assay) και με χρήση φθοριζουσών ουσιών (FDA/PI). Τα αποτελέσματα φανέρωσαν την πλήρως βιοσυμβατή φύση του υλικού, έπειτα και από την προσθήκη του διαλύματος ζελατίνης/οξικού οξέος, καθώς καταγράφηκε ξεκάθαρη τάση των οστεοβλαστών για πολλαπλασιασμό και πλήρη αποίκηση των ικριωμάτων σε διάστημα 7 ημερών. Η βιοσυμβατότητα επιβεβαιώθηκε και με οπτική παρατήρηση των κυτταροκαλλιεργειών μέσω SEM, όπου διαπιστώθηκε ότι τα κύτταρα έχουν εξαπλωθεί στην επιφάνεια και εισχωρήσει στους πόρους των 3D εκτυπωμένων ικριωμάτων. Συμπερασματικά, κατόπιν της βιβλιογραφικής ανασκόπησης που πραγματοποιήθηκε κατά τη διεξαγωγή της εργασίας, τα ικριώματα εμφανίζουν ενισχυμένες μηχανικές ιδιότητες σε σύγκριση με αντίστοιχα 3D εκτυπωμένα εμφυτεύματα αποτελούμενα από φυσικά βιοϋλικά, ενώ προσεγγίζουν τις αντίστοιχες συνθετικών βιοϋλικών. Τα 3D εκτυπωμένα ικριώματα παρουσίασαν συνολικά ιδιότητες που τα καθιστούν ιδανικά για εφαρμογές οστικής ανάπλασης και ειδικά του σπογγώδους οστού.	el
heal.advisorName	Χαριτίδης, Κωνσταντίνος
heal.advisorName	Ζουμπουλάκης, Λουκάς
heal.committeeMemberName	Χαριτίδης, Κωνσταντίνος
heal.committeeMemberName	Ζουμπουλάκης, Λουκάς
heal.committeeMemberName	Κυρίτσης, Απόστολος
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	107 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false