利用3D打印研发凝胶电泳装置

发布时间：2021-01-06 13:33

　　与传统制造技术相比,3D打印技术提供了一种便捷、可靠且低成本的方式来制造复杂的系统,其优点是快速、准确和一步成型。有赖于3D打印的技术优势,3D打印正在迅速发展,并逐渐应用于各个领域,如航空飞行器、柔性机器人、医疗设备的制造等。以机器人制造行业为例,传统制造技术下的刚性机器人虽精确性高,但其无法被应用于一些结构复杂的领域,3D打印的柔性机器人具有弹性变形能力,并能够在狭窄的空间中操作。得益于近年来台式3D打印机的快速发展,其为实验室内方便开发小型装置和仪器提供了便利条件。本文利用3D打印技术针对凝胶电泳系统,改进了电泳装置的设计,搭建了蛋白质分离系统,完成凝胶电泳系统的设计、打印及小型化。连续流动凝胶电泳结合电感耦合等离子体质谱的联用系统（GE-ICP-MS）已成功应用于金属结合蛋白质的分离和测定。然而,目前使用的连续流动凝胶电泳系统属于本实验室前期自行设计加工,尚有较多设计和加工上的不完善。在此基础之上,本研究运用3D打印技术设计开发了两种凝胶电泳装置,分别用于不同场景下的蛋白质和金属结合蛋白质的分离和测定。首先,我们应用3D打印技术开发了一种用于蛋白质样品快速分离检测的凝胶短柱及配... 

【文章来源】：江汉大学湖北省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

以挤压法为基础的3D打印技术(A)机器人浇铸(Robocasting)(B)熔融沉积成型(FDM)

立体光刻(SLA)是一种基于一定波长(λ=325或355nm)和强度(w=10~400mW)的紫外线光源(UV)选择性固化光敏聚合树脂的3D打印技术,由美国人Charles Hull于1984年发明。1986年美国3D Systems公司推出世界上第一台立体光刻机。高分子聚合物与光引发剂通常被制成光敏树脂用于立体光刻技术。此后,基于SLA技术的3D打印机成为市场主流的3D打印设备。SLA技术与其他3D打印技术相类似,计算机三维软件所构建的模型均需要利用三维切片软件将模型转换为多层二维截面,通过二维截面堆积的方式来进行3D打印。待打印的模型将会在一个平台上被打印成型,这个平台被淹没在树脂槽中。通过上部光源(图1-2A)或下部光源扫描切片范围树脂(图1-2B),将光敏树脂固化形成切片形状,切片堆积从而形成三维模型。SLA技术的优势在于零部件打印精度高(约为25μm)和表面光洁度好,是构建高精度和耐用性原型的主要方法。SLA技术不能直接打印需要对3D打印材料进行功能化的物体,即使是先打印后功能化的情况下,这是由于最基础的光敏树脂所含成分比较稳定较难进行功能化。[9]另一方面,树脂光化学的最新研究进展表明添加UV阻滞剂或热引发剂、混合的光引发剂等可以提高SLA的分辨率,从而可以在不使用支撑材料的情况下打印带有内部流动通道的结构。由于3D模型的打印全程仅使用一个树脂槽,所有常见的立体光刻技术都是使用单一的打印材料。因此,设计的悬空部分如采用牺牲型断裂支架作为支撑,那么支架材料与主体材料将会是相同的。在某些3D打印机的设置中虽然存在能够使打印暂停更换树脂槽的设置,但这一操作会使同一打印物体由多种材料组合而成,这也将导致形成物体的各个材料之间具有明显的分界[9]。SLA技术同样也可以制造陶瓷和玻璃器件。通过紫外光源对浓缩悬浮树脂进行固化形成器件的生坯。在此之后对生坯中的粘合剂进行去除,并将去除粘合剂之后的物体进行高温烧结即可形成质量较高的陶瓷零件[10,11]。生坯密度只有达到50%甚至更高时才能保证充分烧结。使用浓缩悬浮液具有很大的挑战性,因为它增加了光的散射,但在粘结剂烧穿的过程中零件的收缩将会降低。1.1.2.3喷墨印刷(Inkjet printing)

喷墨打印通过墨滴沉积可以直接打印三维立体结构,且可以通过并行使用多个喷墨头(Multi-Jet Model,MJM)来组合不同的功能性墨水,例如,多色家庭办公室印刷。这种设置不仅能够沉积支撑材料,而且当墨水相互兼容时,可以通过在打印过程中混合不同的墨水来打印具有渐变特性(颜色,弹性等)的模型。喷墨印刷主要使用光敏树脂作为打印材料,光敏树脂从打印头喷出沉积后通过与打印头相连的紫外光源固化(图1-3C)[12]。另有研究报道,喷墨打印可使用含陶瓷溶解前体[13]和纳米金属颗粒[14]的材料对陶瓷和金属器件直接进行三维立体结构的制造[15]。1.1.2.4粉末印刷(SLS/SLM)

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]半导体制冷器温度控制系统的设计与实现[D]. 童汉维.华中科技大学 2010
[2]复合型蠕动式微泵系统研究[D]. 孙雪松.哈尔滨工程大学 2009



本文编号：2960662