Τρισδιάστατη εκτύπωση ικριωμάτων από PCL με ετερογενή μεγέθη πόρων για την αναγέννηση ιστών

Μάνου, Νικολέττα; Manou, Nikoletta

dc.contributor.author	Μάνου, Νικολέττα	el
dc.contributor.author	Manou, Nikoletta	en
dc.date.accessioned	2022-12-05T09:26:14Z
dc.date.available	2022-12-05T09:26:14Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56344
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.24042
dc.rights	Default License
dc.subject	Ικριώματα	el
dc.subject	Scaffolds	en
dc.subject	Αναγεννητική Ιατρική	el
dc.subject	Πόροι	el
dc.subject	Μηχανικές Δοκιμές	el
dc.subject	Τρισδιάστατη Εκτύπωση	el
dc.subject	Tissue Engineering	en
dc.subject	Pores	en
dc.subject	Mechanical Testing	en
dc.subject	3D printing	en
dc.title	Τρισδιάστατη εκτύπωση ικριωμάτων από PCL με ετερογενή μεγέθη πόρων για την αναγέννηση ιστών	el
dc.title	3D printing of PCL Scaffolds with heterogenous pore size for living tissue regeneration	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Tissue Engineering	en
heal.classification	Μηχανική των Ιστών	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-07-29
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τον σχεδιασμό και την κατασκευή ικριωμάτων (Scaffolds) Πολυκαπρολακτόνης (PCL) με ομοιογενή και ετερογενή μεγέθη πόρων, με τη μέθοδο του 3D Printing , στα πλαίσια του πεδίου της Αναγεννητικής Ιατρικής για την ενίσχυση της μηχανικής των οστών και την αναγέννηση οστού. Τα ικριώματα ενεργούν ως μια προσωρινή συνθετική εξωκυττάρια μήτρα (ECM) που αλληλοεπιδρά με τα κύτταρα προς το σχηματισμό ενός νέου ιστού. Υπάρχει μια σειρά βασικών προϋποθέσεων κατασκευής λειτουργικών ικριωμάτων, όπως είναι η βιοσυμβατότητα, η βιοαποικοδόμηση, οι μηχανικές ιδιότητες και η αρχιτεκτονική του ικριώματος. Το PCL είναι ένα βιοπολυμερές , το οποίο αποτελεί ένα εξαιρετικό υλικό για βιοϊατρικές εφαρμογές, λόγω της βιοσυμβατότητας και του αργού ρυθμού βιοαποικοδόμησης του. Παράλληλα, εμφανίζει τις απαιτούμενες μηχανικές ιδιότητες καθιστώντας το ένα πολλά υποσχόμενο υλικό, για την επιδιόρθωση και αναγέννηση οστικού ιστού. Για την διεκπεραίωση της παρούσας διπλωματικής εργασίας σχεδιάστηκαν τρία είδη ικριωμάτων με ίδια αρχιτεκτονική δομή, αλλά με διαφορετικό μέγεθος πόρων, προκειμένου να μελετηθεί η επίδραση της κατανομής πόρων με διαφορετικό μέγεθος, στο μηχανικό και βιολογικό περιβάλλον του ικριώματος. Το πρώτο ικρίωμα αποτελείται από ομοιογενή μεγέθη πόρων 300μm, το δεύτερο από ομοιογενή μεγέθη πόρων 500μm, ενώ το τρίτο αποτελείται από τον συνδυασμό των δύο προαναφερθέντων πόρων 300μm - 500μm. Μετά τον σχεδιασμό των ικριωμάτων, ακολούθησε ο προσδιορισμός των βέλτιστων παραμέτρων εκτύπωσης, ύστερα από μια σειρά πειραματικών δοκιμών. Στην συνέχεια, αφού σχεδιάστηκαν τα ικριώματα και δημιουργήθηκε το αρχείο G-code μέσα από το λογισμικό σχεδιασμού τροχιάς Ultimaker Cura, με την χρήση του 3D printer της εταιρίας Anycubic και ενός ακροφυσίου 0.3mm, εκτυπωθήκαν τα τρία είδη ικριωμάτων, προκειμένου να τεθούν σε μια σειρά δοκιμών και να ληφθούν απαιτούμενες μετρήσεις. Ο χαρακτηρισμός των ικριωμάτων εμπεριέχει τον υπολογισμό του πορώδους που εμφανίζουν και την παρατήρηση τους σε στερεοσκόπιο, ώστε να ληφθούν βασικές σχεδιαστικές παράμετροι των ικριωμάτων.Προκειμένου να αξιολογηθούν τα ικριώματα ως προς τις μηχανικές τους ιδιότητες, υποβλήθηκαν σε μηχανικές δοκιμές Θλίψης και Εφελκυσμού. Τα αποτελέσματα επιβεβαίωσαν την επίδραση της ύπαρξης πόρων διαφορετικού μεγέθους στην μηχανική του ικριώματος. Το ικρίωμα που έχει κατανομή με διαφορετικό μέγεθος πόρων, εμφάνισε βελτιωμένες εφελκύστηκες ιδιότητες και ενθαρρυντικές θλιπτικές. Τέλος, πραγματοποιήθηκε κυτταρική καλλιέργεια με την χρήση της κυτταρικής σειράς HepG2, προκειμένου να αξιολογηθεί η απορροφητικότητα θρεπτικού υγρού, αλλά και η αποτελεσματικότητα εμφύτευσης των κυττάρων (seeding efficiency), μεταξύ των τριών διαφορετικών δομών. Η επίδραση των διαφορετικών πόρων μεταξύ των τριών δομών στην αποτελεσματικότητα εμφύτευσης των κυττάρων και στην απορροφητικότητα θρεπτικού υγρού, ήταν εμφανής και εκεί.	el
heal.abstract	This thesis aims to design and manufacture Polycaprolactone (PCL) scaffolds with heterogenous pore size for bone tissue regeneration, with the method of 3D printing. PCL is a biopolymer which constitutes an excellent material for biomedical applications due to its biocompatibility and slow biodegradation rate, while exhibiting desirable mechanical properties, making it a promising material for bone tissue repair and regeneration. In order to evaluate the influence of heterogenous pore size on the mechanical and biological behavior of the scaffolds, three types of scaffolds were designed with the same architectural structure and with different pore size. The first scaffold consists of homogeneous pores of 300μm, the second of homogeneous pores of 500μm, while the third one consists of the combination of the two aforementioned pores of 300μm - 500μm. Through a series of experimental tests, the optimal printing parameters were determined. Afterwards, the G-code files were created for each one of the scaffolds with the usage of the Slicing Software Ultimaker Cura and the scaffolds were printed using an Anycubic 3D printer and a 0.3mm nozzle. The characterization of the scaffolds follows, which includes the calculation of their porosity and the observation in a stereoscope, in order to obtain basic design parameters of the scaffolds. Τhe mechanical properties of the scaffolds were determined after subjected them to Mechanical Compression and Tensile tests. The results confirmed the influence of heterogeneous pore size on the scaffolds’s mechanical properties. Finally, a cell culture was held using the HepG2 cell line, in order to evaluate the liquid absorption and also the scaffolds’s seeding efficiency, between the three different structures.	en
heal.advisorName	Βοσνιάκος, Γεώργιος Χριστόφορος	el
heal.committeeMemberName	Βοσνιάκος, Γεώργιος Χριστόφορος	el
heal.committeeMemberName	Μαρκόπουλος, Άγγελος	el
heal.committeeMemberName	Μπενάρδος, Πανώριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Τεχνολογίας των Κατεργασιών. Εργαστήριο Κατεργασιών των Υλικών (Μηχανουργικό και Μηχανολογικό Εργοστάσιο)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	137 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false