Maßgeschneiderte biokompatible Cellulose-Aerogele aus dem 3D-Drucker
2024
Empa, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology, Dübendorf, Schweiz
In der vorliegenden Studie werden die Eigenschaften von Cellulose-basierten Aerogelen aus dem 3D-Drucker bewertet. Für die Entwicklung der Druckertinte extrahierten die Forscher bestimmte Nanopartikel aus pflanzlicher Cellulose (Cellulose-Nanokristalle [CNCs] und Cellulose-Nanofasern [CNFs]) und vermengten diese in einem bestimmten Verhältnis mit Wasser. Die gedruckten Modelle zeigten bemerkenswerte anisotrope mechanische und thermische Eigenschaften. Dabei waren sie in ihrer Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit zum einem abhängig von der Ausrichtung der CNFs, als auch von der Ausrichtung und der Geschwindigkeit des Druckprozesses selbst. Diese Erkenntnis nutzten die Forscher, um die Modelle in präzisen Formen zu drucken. Es konnte beobachtet werden, dass die Cellulose-Aerogele auch nach wiederholter Trocknung und Rehydrierung ihre Oberfläche beibehielten und ihre Festigkeit dabei verbessert wurde. Des Weiteren wiesen die Modelle eine hohe Zellviabilität auf, sowie optimierte antibakterielle Eigenschaften, durch die Integration von Silbernanopartikeln. Durch ihre vielseitigen Eigenschaften sind die Aerogele nicht nur interessant als Wärmeisolatoren im medizintechnischen Bereich, sondern können darüber hinaus für die Entwicklung personalisierter Implantate genutzt werden oder als Transporter für bestimmte Medikamente dienen. Insgesamt zeigen die Cellulose-basierten Aerogele ein hohes Potenzial für den medizintechnischen und biomedizinischen Bereich und können dabei helfen, Medizinprodukte, sowie bestimmte therapeutische Behandlungsstrategien zu optimieren. Die Forscher wollen aufbauend auf den gewonnenen Erkenntnissen, die unterschiedlichen Eigenschaften und Potenziale der Cellulose-Modelle in zukünftigen Projekten differenzierter erforschen.
Additive manufacturing of nanocellulose aerogels with structure-oriented thermal, mechanical, and biological properties
Gilberto Siqueira, Shanyu Zhao, Wim J. Malfait
Eingestellt am: 09.04.2024
[1] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202307921[2] https://www.bionity.com/en/news/1183138/airy-cellulose-from-a-3d-printer.html
