Процессы и аппараты 3D-печати изделий медицинского назначения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Абрамов Андрей Александрович

• Абрамов Андрей Александрович
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Абрамов Андрей Александрович

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Аддитивные технологии

1.1.1. Технологии 3D-печати, основанные на использовании порошковых материалов

1.1.1. Технологии 3D-печати, основанные на использовании процесса полимеризации

1.1.2. Технологии 3Э-печати, основанные на использовании процесса экструзии

1.2. Области применения технологий 3Э-печати, основанных на использовании процесса экструзии

1.3. Процессы формирования высокопористой структуры материалов

1.3.1. Сублимационная сушка

1.3.2. Сверхкритическая сушка

1.4. Процессы стерилизации изделий с высокопористой структурой

1.5. Постановка цели и задач исследования

Глава 2. Процессы экструзии термопластичных полимеров для получения гибридной системы персонифицированных имплантатов костной ткани

2.1. Процессы получения твердого каркаса гибридного имплантата костной ткани с использованием экструзии термопластичных полимеров

2.1.1. Описание конструкции установки для реализации процесса 3Э-печати с использованием экструзии термопластичных полимеров

2.1.2. Экспериментальные исследования процесса экструзии термопластичных полимеров

2.1.3. Разработка подхода к расчету механических свойств изделий сложной геометрии, полученных с использованием процесса 3Э-печати

2.1.4. Проектирование геометрии гибридного имплантата костной ткани

2.2. Процессы получения высокопористых материалов для заполнения твердого каркаса гибридного имплантата костной ткани

2.2.1. Лабораторная методика получения высокопористых материалов для заполнения твердого каркаса гибридного имплантата костной ткани

2.2.2. Процессы сушки и аналитические исследования материалов

2.3. Технология получения персонифицированной системы гибридного

имплантата костной ткани

Выводы по главе

Глава 3. Процессы прямой гелевой печати для получения персонифицированных имплантатов сосудов

3.1. Описание разработанной конструкции установки и экструдера для реализации процесса прямой гелевой печати

3.2. Разработка состава вязких «чернил» для реализации процесса прямой гелевой печати и экспериментальные исследования процесса

3.2.1. Исследование реологических особенностей разработанных составов материалов на основе частично сшитого альгината натрия

3.2.2. Подбор параметров проведения процесса 30-печати с использованием разработанных составов вязких «чернил» на основе частично сшитого альгината натрия

3.3. Разработка математической модели для исследования гидродинамики неньютоновской вязкой жидкости в каналах сложной геометрии с пульсирующим характером течения

3.3.1. Математическое моделирование гидродинамики неньютоновской вязкой жидкости в сосудах сложной геометрии при пульсирующем характере течения

3.3.2. Математическое моделирование гидродинамики неньютоновской вязкой жидкости в сосудах сложной геометрии при устранении дефекта канала с использованием разработанного имплантата

3.4. Процессы получения персонифицированных имплантата сосуда с

использованием технологии прямой гелевой печати

Выводы по главе

Глава 4. Процессы 3Э-печати с использованием гетерофазной системы для получения персонифицированных токопроводящих элементов

4.1. Процессы формирования изделий в гетерофазной системе

4.1.1. Получение гетерофазной системы на основе желатина

4.1.2. Исследование свойств гетерофазной системы различного состава

4.1.3. Процессы 3Э-печати вязких «чернил» на основе альгината натрия и формирования изделий в гетерофазной системе

4.2. Исследования процессов формирования токопроводящих изделий сложной геометрии в гетерофазной системе с использованием вязких «чернил» на основе альгината натрия с внедренными наноматериалами

4.2.1. Разработка методики получения вязких «чернил» с внедренными наноматериалами (графен, МУНТ)

4.2.2. Реологические особенности вязких «чернил» с внедренными наноматериалами (графен, МУНТ)

4.2.3. Процессы формирования токопроводящих изделий сложной геометрии в гетерофазной системе с использованием 3Э-печати и вязких «чернил» на основе альгината натрия с внедренными наноматериалами (графен, МУНТ)

4.3. Аналитические исследования изделий сложной геометрии с внедренными наноматериалами (МУНТ, графен)

4.4. Алгоритм получения изделий медицинского назначения с использования

3Э-печати основанной на экструзии

Выводы по главе

Глава 5. Процессы стерилизации высокопористых материалов полученных с

использованием различных технологий 3Э-печати

5.1. Исследование процесса сверхкритической стерилизации высокопористых материалов

5.1.1. Схема и описание лабораторной установки для проведения процесса сверхкритической стерилизации

5.1.2. Экспериментальное исследование процесса сверхкритической стерилизации и тестирование на стерильность

5.2. Математическое описание процесса сверхкритической стерилизации и

результаты расчета

Выводы по главе

Заключение

Список литературы

Приложение 1. Методика получения вязких «чернил» на основе альгината натрия

Приложение 2. Методика получения гетерофазной системы на основе желатина

Приложение 3. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ

6

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Процессы и аппараты 3D-печати изделий медицинского назначения»

Введение

Актуальность темы исследования. Процессы трехмерной печати являются перспективным подходом к формированию изделий со сложной геометрией путем послойного нанесения материалов. На данный момент разработано и внедрено большое количество технологий аддитивного производства в различные отрасли, включая медицину, фармацевтику и химическую промышленности. Однако наблюдается потребность в разработке новых технологий и устройств аддитивных процессов, которые будут способствовать формированию персонифицированных изделий со строго заданными свойствами. Среди широкого разнообразия технологий трехмерной печати, технологии, основанные на экструзии материалов, являются наиболее востребованными. На данный момент развитие новых устройств и процессов аддитивных технологий является крайне актуальной задачей, что отражено в распоряжении правительства Российской Федерации о «Стратегии развития аддитивных технологий в Российской Федерации на период до 2030 года».

Данная работа посвящена разработке новых технологий и устройств трехмерной печати с целью получения персонифицированных изделий медицинского назначения. Для формирования изделий разработан алгоритм проектирования геометрии, разработаны методики получения вязких «чернил» для реализации процесса трехмерной печати и установлены закономерности подбора свойств материалов для получения конкретного изделия. Кроме того, в данной работе разработан подход к проведению процесса сверхкритической флюидной стерилизации высокопористых изделий со сложной геометрией и предложена математическая модель процесса. Полученные в ходе данной работы результаты могут способствовать эффективному развитию процессов трехмерной печати в области медицины и химической промышленности, а также позволят значительно расширить области применения аддитивных технологий.

Работа выполнялась при финансовой поддержке Российским Научным Фондом № 23-13-00368 и программы развития университета «Приоритет 2030».

Аналитические исследования полученных аэрогелей и криогелей сложной геометрии были выполнены на оборудовании центра коллективного пользования и кафедры химического и фармацевтического инжиниринга РХТУ им. Д.И. Менделеева.

Математическое моделирование течения неньютоновской вязкой жидкости в канале сложной геометрии и процесса сверхкритической стерилизации были выполнены с использованием вычислительных мощностей департамента информационных технологий РХТУ имени Д.И. Менделеева.

Степень разработанности темы. Процессы трехмерной печати с использованием вязких «чернил» являются перспективным направлением исследований. На данный момент ученные ведущих научных и образовательных организаций (НИЦ Курчатовсий институт, Университет науки и технологий МИСиС, Университет ИТМО) сосредоточены на реализации процесса печати с использованием вязких «чернил» с внедренными клетками с целью получения имплантатов тканей и органов. Кроме того, происходит активное развитие и коммерциализация новых технологий и устройств в области BD-печати вязкими «чернилами» (например, 3D Bioprinting Solutions). Однако в научно-технической литературе практически не представлены исследования процесса 3D-печати в совокупности с другими инновационными производственными технологиями (например, сверхкритической сушкой) с целью формирования высокопористых материалов со сложной геометрией и функциональными свойствами.

Цель работы заключается в разработке, экспериментальном и теоретическом исследовании процессов получения изделий медицинского назначения заданной геометрии с использованием технологий 3Э-печати, различных процессов сушки и стерилизации в среде сверхкритического диоксида углерода.

Задачи работы. Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие научно-технические задачи:

1. Разработка составов материалов для реализации процесса трехмерной печати с использованием различных технологий аддитивного производства

(составы вязких «чернил», состав гетерофазной системы). Комплексное исследование реологических особенностей материалов для реализации процесса трехмерной печати.

2. Разработка конструкции установки для реализации процесса трехмерной печати вязкими «чернилами». Исследование и подбор параметров проведения процесса трехмерной печати с использованием различных технологий в зависимости от геометрии конечного изделия и материала для печати.

3. Математическое моделирование процессов и проектирование сложной геометрии персонифицированных изделий медицинского назначения.

4. Исследование и сравнение процессов сверхкритической и сублимационной сушки изделий сложной геометрии, полученных с использованием трехмерной печати.

5. Изучение процесса сверхкритической флюидной стерилизации высокопористых материалов. Подбор параметров проведения процесса сверхкритической стерилизации. Разработка математического модели, основанной на использовании механики сплошных сред, для исследования процесса сверхкритической стерилизации.

Научная новизна. Исследованы различные физико-химические и реологические свойства вязких «чернил» на основе альгината натрия, частично сшитого альгината натрия, альгината натрия с внедренными наноматериалами (УНТ, графен) и гетерофазной системы на основе желатина. На основании полученных экспериментальных исследований рекомендованы оптимальные составы для реализации процесса 3D-печати.

Определена последовательность реализации процесса трехмерной печати с использованием вязких «чернил» различного состава при формировании персонифицированных изделий с высокопористой структурой и функциональными свойствами, которые позволили разработать конструкцию установки 3D-печати.

Разработана математическая модель для исследования движения неньютоновской вязкой жидкости в каналах со сложной геометрией при нестационарном потоке.

Исследовано влияние внедрения наноматериалов (многослойные углеродные нанотрубки (МУНТ), графен) на реологические особенности вязких «чернил». В ходе проведения экспериментальных исследований изделий со сложной геометрией с внедрёнными наноматериалами определено влияние концентрации и типа наноматериала на характеристики изделий.

Исследованы массообменные процессы в двухкомпонентной системе диоксид углерода - пероксид водорода при проведении процесса сверхкритической стерилизации. Разработана математическая модель с целью определения параметров проведения процесса сверхкритической флюидной стерилизации высокопористых материалов на основе биополимеров.

Теоретическая и практическая значимость работы. Разработаны лабораторные методики процесса получения вязких «чернил» различного состава и гетерофазной системы на основе желатина для реализации процесса трехмерной печати.

Предложена конструкция установки для реализации процесса трехмерной печати с использованием «чернил» на основе биополимеров с различной вязкостью. На конструкцию экструдера вязких «чернил» зарегистрировано НОУ-ХАУ.

Предложен алгоритм проектирования сложной геометрии изделий на основании результатов медицинских исследований (КТ, МРТ).

Разработаны процессы получения персонифицированных изделий медицинского назначения с использованием трехмерной печати, а именно: гибридный имплантат костной ткани, имплантат сосуда, персонифицированные токопроводящие элементы.

Предложен метод сверхкритической флюидной стерилизации высокопористых материалов на основе биополимеров.

Методология и методы исследования. Для достижения целей диссертационной работы были использованы следующие методы: азотной порометрии для исследования удельной площади поверхности, диаметра и объема пор материалов; сканирующей электронной микроскопии; гелевой пикнометрии

для исследования истинной плотности материалов; ротационной вязкозиметрии для исследования реологических свойств вязких «чернил» и гетерофазной системы; одноосного сжатия и растяжения для исследования механических свойств изделий полученных с использованием процессов трехмерной печати; методы математического моделирования с использованием положений механики сплошной среды.

Степень достоверности результатов подтверждается объемом экспериментальных данных, полученных с использованием современных аналитических методов и стандартизированных методик.

Апробация результатов. Основные результаты диссертационной работы были доложены на XV, XVI и XVII, XVIII Международных конгрессах молодых ученых по химии и химической технологии (Москва, 2019 г, 2020 г, 2021 г, 2022 г.); Международном онлайн семинаре Aerogels (Гамбург, Германия, 2020 г); XI Научно-практической конференции с международным участием "Сверхкритические флюиды: фундаментальные основы, технологии, инновации" (Новосибирск, 2021 г); Всероссийской школе-конференции молодых ученых «Фундаментальные науки - специалисту нового времени» (Иваново, 2021 г); XVIII и XIV Международных научно-практических конференциях «Новые полимерные и композиционные материалы» (Нальчик, 2022 г, 2023 г.); Международных научно-практических конференциях «Перспективные технологии и материалы» (Севастополь, 2022 г, 2023 г). Автор является победителем программы Молодежного научно-инновационного конкурса «УМНИК» (2021-2023 гг).

Положения, выносимые на защиту. Результаты экспериментальных исследований процессов получения материалов для реализации процессов 3D-печати: композиция альгинат натрия-желатина; вязкие «чернила» на основе альгината натрия, частично сшитого альгината натрия, альгината натрия с внедренными наноматериалами (УНТ, графен); гетерофазная система на основе желатина.

Установка для реализации процесса трехмерной печати с использованием вязких «чернил» на основе биополимеров. Основные принципы и параметры

проведения процесса трехмерной печати с использованием разработанных составов материалов.

Алгоритм проектирования сложной геометрии изделий медицинского назначения с использованием результатов медицинских исследований (КТ, МРТ). Результаты расчета механических свойств изделий с различной геометрией внутреннего заполнения, полученных с использованием процесса BD-печати. Математическая модель течения неньютоновской вязкой жидкости в канале сложной геометрии при нестационарном движение потока на примере аорты.

Метод сверхкритической флюидной стерилизации высокопористых материалов на основе биополимеров. Математическая модель процесса, основанная на положениях механики сплошных сред.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 27 печатных работ, из них 5 в журнал, индексируемых в международных базах данных Web of Science и/или Scopus, и 2 в журнале из перечня ВАК. Получено 1 свидетельство на регистрацию программы для ЭВМ. Зарегистрировано 1 НОУ-ХАУ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 152 наименований и 3 приложений. Общий объем составляет 180 страниц, включая 14 таблиц и 87 рисунков.

Благодарности. Автор выражает искреннюю признательность и благодарность научному руководителю д.т.н., профессору Н.В. Меньшутиной за помощь в научном становлении и на всех этапах выполнения диссертационной работы. Отдельная благодарность за мотивацию и поддержку на протяжении всего периода работы в научной группе.

Глубокая благодарность выражается автором сотрудникам и аспирантам кафедры химического и фармацевтического инжиниринга, принимавшим участие в обсуждении научных результатов и за конструктивную критику данной работы. Особая благодарность доценту кафедры, к.т.н. Цыганкову П.Ю., сотрудникам Окишевой М.К. и Сулханову Я.Д. за помощь в проведении экспериментальных исследований, постоянную поддержку и мотивацию.

Автор выражает признательность сотрудникам кафедры технологии переработки пластмасс, за помощь в аналитических исследованиях полученных материалов. Отдельная благодарность сотрудникам института биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН за помощь в проведении исследований.

Глава 1. Литературный обзор

Развитие химической технологии обуславливает необходимость разработки новых технологий и устройств, которые способствуют получению материалов со строго заданными свойства. Аддитивные технологии являются одним из наиболее перспективных подходов, которые могут решить поставленную задачу. Однако, развитие процессов трехмерной печати невозможно без их оптимизации и системного подхода к разработке, основные принципы которых были изложены в работах академиков РАН В.В. Кафарова[1, 2] и В.П. Мешалкина [3], профессора И.Н. Дорохова [4].

1.1. Аддитивные технологии

Аддитивные технологии (3В-печать) являются перспективным подходом к формированию сложной геометрии изделий. В отличие от традиционных методов, таких как литье или фрезерование, процессы трехмерной печати позволяют получать изделия путем послойного нанесения материалов [5, 6]. Концепция аддитивных технологий впервые была предложена в 1984 году. Использование аддитивных технологий для изготовления изделий со сложной геометрии значительно снижает как материальные, так и временные затраты.

С 1984 года и по настоящее время происходит активное развитие аддитивных технологий, что привело к разработке и внедрению огромного числа технологий трехмерной печати. Согласно стандарту ГОСТ Р 57558-2017 [7] имеется семь различных технологий, которые используются для классификации аддитивных технологий. Однако для решения задач в области химической промышленности, медицины и фармацевтики наиболее перспективными являются следующие технологии 3Э-печати:

1. Технологии, основанные на использовании порошковых материалов. Данный подход основан на послойном плавлении или спекании порошкового материала под воздействием тепла с целью формирования геометрии конечного

изделия. Для реализации данных технологий требуется использование порошкового материала определенного гранулометрического состава. К технологиям, основанным на использовании порошковых материалов, относятся: селективное лазерное спекание (SLS) и селективное лазерное плавление (SLM).

2. Технологии, основанные на использовании процесса полимеризации. При реализации данных технологий трехмерной печати используется процесс послойной полимеризации фоточувствительных смол с целью получения сложной геометрии изделия. Полимеризация материала происходит под воздействием источника излучения определенной длины волны. К технологиям, основанным на использовании процесса полимеризации, относятся: стереолитография (SLA), жидкокристаллическая стереолитография (LCD) и цифровая светодиодная проекция (DLP).

3. Технологии, основанные на использовании процесса экструзии. Данный подход к трехмерной печати основан на послойной экструзии различных материалов на рабочую поверхность BD-принтера. К технологиям, основанным на использовании процесса экструзии, относятся: технология послойного наплавления (FDM), технология прямой гелевой печати (DIW) и технология 3D-печати с использованием гетерофазной системы.

Каждый из рассмотренных подходов к получению изделий с использованием процессов аддитивного производства имеет свои преимущества, недостатки и области применения, которые будут рассмотрены далее.

1.1.1. Технологии ЭБ-печати, основанные на использовании

порошковых материалов

Основой для данного типа технологий является использование лазера для селективного спекания или плавления порошкового материала, в частности различных полимеров, металлов и сплавов металлов [8, 9]. С целью получения изделий со сложной геометрией тонкий слой частиц материала равномерно распределяется по рабочей поверхности. С использованием лазерного излучения

проводится спекание или сплавление материала в соответствии с геометрией первого слоя. После завершения первого слоя происходит равномерное нанесения нового слоя порошкового материала в соответствии с заданной толщиной. Процесс повторяется до тех пор, пока не будет завершена геометрия изделия, заданная в системах автоматизированного проектирования (Рисунок 1.1) [10].

Рисунок 1.1 - Схема процесса ЗБ-печати с использованием технологии селективного лазерного

спекания

В зависимости от типа и состава исходного сырья выделяют следующие технологии: селективное лазерное спекание (SLS) [11-13] и селективное лазерное плавление ^М) [9;10].

Технология селективного лазерного спекания (SLS) обладает рядом преимуществ по сравнению с другими технологиями ЗБ-печати [16, 17]. Одним из главных преимуществ SLS является способность изготавливать изделия сложной геометрии с высокой точностью и разрешением [18]. Так как порошковый слой служит опорой для объекта, получаемого в процессе ЗБ-печати, нет необходимости в дополнительных опорных конструкциях, которые могли бы ограничить проектирование и требовать последующей обработки. Кроме того, данная технология позволяет использовать широкий спектр материалов, включая металлы, сплавы металлов полимеры и их композиты, что позволяет получать изделия с разнообразными механическими и термическими свойствами [19].

Основные отличия технологии селективного лазерного плавления (БЬЫ) от технологии селективного лазерного спекания заключаются в используемых материалах и степени нагрева в процессе печати. Технология БЬБ позволяет

использовать широкий спектр материалов, в то время как при реализации технологии SLM используются только металлы и их сплавы [20, 21]. Кроме того, при использовании технологии SLS производится лишь частичное плавление поверхности частиц, достаточное для их спекания, а при использовании технологии SLM - полное плавление частиц с использованием более высоких температур. В процессе реализации технологии селективного лазерного плавления используемый металлический порошок подвергается плавлению и спеканию, в результате чего происходит послойное формирование изделия. Полученные изделия характеризуются высокой прочностью [22, 23].

1.1.1. Технологии ЭБ-печати, основанные на использовании процесса

полимеризации

Технологии, которые могут быть реализованы с использованием процесса фотополимеризации, являются наиболее распространенным подходом к формированию геометрии конечных изделий в следствии высокой точности печати. Технологии, реализующие данный принцип трехмерной печати, используют источник излучения с определенной длиной волны с целью полимеризации исходного материала. В соответствии с типом используемого источника выделяют: стереолитографию (SLA), цифровую обработку светом (DLP) и жидкокристаллическую стереолитографию (LCD).

Стереолитография (SLA) - это технология BD-печати, при реализации которой используется лазерное излучение для отверждения жидкой фотополимерной смолы [24, 25]. Процесс реализации технологии стериолитографии основан на отверждение фотополимерной смолы, находящейся в емкости с прозрачным дном, с использованием ультрафиолетового лазера, движение которого определяет геометрию слоя. После формирования каждого слоя рабочая платформа перемещается вверх по оси Z на фиксированное расстояние, равное толщине слоя. Процесс полимеризации повторяется, слой за слоем, до завершения построения геометрии изделия (Рисунок 1.2) [26].

Рисунок 1.2 - Схема процесса трехмерной печати с использованием технологии

стериолитографии

Технология стереолитографии представляет собой перспективный подход к изготовлению изделий для различных сфер применения, поскольку обладает высокой точностью печати - в диапазоне от 10 до 150 мкм. Однако существенным ограничением использования данной технологии является низкая скорость печати, которая составляет примерно от 10 до 20 мм/ч [26].

С целью устранения недостатков была предложена технология цифровой обработки светом (DLP), которая позволяет увеличить скорость процесса печати за счет полимеризации целого слоя изделия с помощью светодиодного проектора с ультрафиолетовым излучением (Рисунок 1.3) [27, 28].

Рисунок 1.3 - Схема процесса трехмерной печати с использованием технологии цифровой

обработки светом

Технология DLP по сравнению с технологией SLA обеспечивает более высокую точность и меньшее время печати, а также более высокое качество поверхности изделия. Высокая точность печати достигается за счет использования

светодиодного проектора с высоким разрешением [29].

Альтернативным подходом к реализации процесса печати с использованием фотополимеризации является технология жидкокристаллической стериолитографии (LCD), основанная на отверждении фотоплимерной смолы с помощью жидкокристаллического дисплея. Используемый источник излучения проецирует геометрию слоя, исходя из заданной BD-модели, что вызывает полимеризацию фоточувствительной смолы (Рисунок 1.4) [30].

Платформа построения

Рисунок 1.4 - Схема процесса трехмерной печати с использованием технологии жидкокристаллической стериолитографии

Технология жидкокристаллической стереолитографии позволяет изготавливать изделия с высоким уровнем детализации и точности, аналогично технологиям стериолитографии и цифровой обработки светом. Однако в отличие от SLA и DLP, применение технологии LCD позволяет достичь этих результатов при меньших материальных затратах на материалы. Это достигается за счет использования менее дорогого ЖК-экрана вместо лазера или проектора [31].

1.1.2. Технологии ЭБ-печати, основанные на использовании процесса

экструзии

Технологии 3Э-печати, основанные на использовании процесса экструзии, являются одним из наиболее перспективных подходов для решения задач в области химической промышленности, медицины и фармацевтики [32]. Широкое распространение данная группа технологий аддитивного производства получила за счет возможности использования большого разнообразия материалов для

реализации процесса печати. При реализации экструзионных технологий трехмерной печати могут быть использованы термопластичные полимеры, гидрогели на основе биополимеров, биокерамические материалы и др. В зависимости от типа исходного материала различают следующие технологии: технология послойного наплавления (FDM), технологии прямой гелевой печати (DIW) и BD-печать с использованием гетерофазной системы.

Технология послойного наплавления (FDM) представляет собой одну из наиболее широко применяемых технологий BD-печати [33]. Данная технология основана на экструзии термопластичных полимеров, которые предварительно подвергаются плавлению под действием высоких температур (Рисунок 1.5) [34, 35].

Рисунок 1.5 - Схема процесса трехмерной печати с использованием технологии послойного

наплавления

Одним из ключевых преимуществ технологии послойного наплавления является универсальность в выборе исходных материалов. Для реализации данной технологии может быть использован широкий спектр термопластичных полимеров, таких как акрилонитрилбутадиенстирол (ABS), полимолочная кислота (PLA), полиэтилентерефталатгликоль (PETG), поликапролактон (PCL), нейлон, поликарбонат и другие [36]. Термопластичные полимеры находят применения во многих областях, в том числе и в химической технологии, медицине и фармацевтике. Данные материалы обладают широким спектром свойств, в частности биосовместимостью, различными механическими и термическими свойствами, что делает возможным подбор полимера в зависимости от требуемых свойств для конкретного применения. Помимо этого, существует возможность внедрения различных модификаторов в состав термопластичных полимеров с

целью задания функциональных свойств [37].

Однако у технологии FDM есть и ряд ограничений. Одним из главных недостатков сравнительно низкая адгезия между слоями в получаемом изделии, что может приводить к появлению хрупких участков в изделии, которые могут разрушиться под механическим воздействием. Для преодоления этого ограничения может потребоваться постобработка, например, отжиг или применение химических методов сглаживания конечного изделия. Кроме того, применение технологии послойного наплавления ограничено в области медицины, фармацевтики и химической технологии вследствие использования термопластичных полимеров. Поэтому в настоящее время перспективным направлением является разработка новых технологий ЗЭ-печати, основанных на процессе экструзии и использующих материалы с различными свойствами. Среди них выделяют технологию прямой гелевой печати и ЗЭ-печать с использованием гетерофазной системы [38].

Технология прямой гелевой печати (DIW), в отличие от технологии послойного наплавления, в качестве исходного материала использует вязкие «чернила» [39]. Данная технология основана на послойном формировании конечного изделия путем экструзии «чернил» на рабочую платформу ЗЭ-принтера [40]. Вязкие «чернила», используемые при реализации процесса прямой гелевой печати, могут представлять собой такие материалы как растворы биополимеров, гидрогели, керамику и др. При необходимости достижения требуемых свойств конечного изделия данные материалы могут быть функционализированы с помощью различных добавок, в частности наноматериалов [41, 42] или биологически активных веществ [43].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Абрамов Андрей Александрович, 2024 год

Список литературы

1. Кафаров В.В. Принципы создания безотходных химических производств. Москва: Мир, 1985. 251 с.

2. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии: Учеб. пособие для хим.-технол. специальностей вузов : Химическая кибернетика. 2-е изд., перераб. Москва: Химия, 1971. 496 с.

3. Кафаров В.В., Мешалкин В.П. Анализ и синтез химико-технологических систем: учебник для химико-технологических специальностей вузов. Москва: Химия, 1991. 431 с.

4. Кафаров В.В., Дорохов И.Н. Системный анализ процессов химической технологии. 1976. 498 с.

5. Валетов В.А. Аддитивные технологии (состояние и перспективы). Санкт-Петербург: Университет ИТМО, 2015. 58 с.

6. Абрамов А.А., Меньшутина Н.В. Аддитивные технологии для медицины, фармацевтики и химической промышленности // Теоретические основы химической технологии - 2023 - Т. 57 - № 5 - C. 532-544.

7. ГОСТ Р 57558-2017 Аддитивные технологические процессы. Базовые принципы. Часть 1. Термины и определения. - Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии, 2017.

8. Olakanmi E.O., Cochrane R.F., Dalgarno K.W. A review on selective laser sintering/melting (SLS/SLM) of aluminium alloy powders: Processing, microstructure, and properties // Progress in Materials Science - 2015 - V. 74 - P. 401-477.

9. Kruth J., Mercelis P., Van Vaerenbergh J., Froyen L., Rombouts M. Binding mechanisms in selective laser sintering and selective laser melting // Rapid Prototyping Journal - 2005 - V. 11 - №. 1 - P. 26-36.

10. Nouri A., Rohani Shirvan A., Li Y., Wen C. Additive manufacturing of metallic and polymeric load-bearing biomaterials using laser powder bed fusion: A review // Journal of Materials Science & Technology - 2021 - V. 94 - P. 196-215.

11. Wei C., Li L. Recent progress and scientific challenges in multi-material additive manufacturing via laser-based powder bed fusion // Virtual and Physical Prototyping -2021 - V. 16 - №. 3 - P. 347-371.

12. Charoo №.A., Barakh Ali S.F., Mohamed E.M., Kuttolamadom M.A., Ozkan T., Khan M.A., Rahman Z. Selective laser sintering 3D printing - an overview of the technology and pharmaceutical applications // Drug Development and Industrial Pharmacy - 2020 - V. 46 - №. 6 - P. 869-877.

13. Tikhomirov E., Ahlen M., Di Gallo №2., Stremme M., Kipping T., Quodbach J., Lindh J. Selective laser sintering additive manufacturing of dosage forms: Effect of powder formulation and process parameters on the physical properties of printed tablets // International Journal of Pharmaceutics - 2023 - V. 635 - P. 1-12.

14. Jia H., Sun H., Wang H., Wu Y., Wang H. Scanning strategy in selective laser melting (SLM): a review // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology -2021 - V. 113 - №. 9 - P. 2413-2435.

15. Nandhakumar R., Venkatesan K. A process parameters review on selective laser melting-based additive manufacturing of single and multi-material: Microstructure, physical properties, tribological, and surface roughness // Materials Today Communications - 2023 - V. 35 - P. 1-10.

16. Xie F., He X., Cao S., Qu X. Structural and mechanical characteristics of porous 316L stainless steel fabricated by indirect selective laser sintering // Journal of Materials Processing Technology - 2013 - V. 213 - №. 6 - P. 838-843.

17. Xie F., He X., Lv Y., Wu M., He X., Qu X. Selective laser sintered porous Ti-(4-10)Mo alloys for biomedical applications: Structural characteristics, mechanical properties and corrosion behaviour // Corrosion Science - 2015 - V. 95 - P. 117-124.

18. Stoia D.I., Linul E., Marsavina L. Influence of Manufacturing Parameters on Mechanical Properties of Porous Materials by Selective Laser Sintering // Materials -2019 - V. 12 - №. 6 - P. 1-8.

19. Senthilkumaran K., Pandey P.M., Rao P.V.M. Influence of building strategies on the accuracy of parts in selective laser sintering // Materials & Design - 2009 - V. 30 - №. 8 - P. 2946-2954.

20. AlMangour B., Yang J.-M. Improving the surface quality and mechanical properties by shot-peening of 17-4 stainless steel fabricated by additive manufacturing // Materials & Design - 2016 - V. 110 - P. 914-924.

21. Schmidt M., Merklein M., Bourell D., Dimitrov D., Hausotte T., Wegener K., Overmeyer L., Vollertsen F., Levy G.№. Laser based additive manufacturing in industry and academia // CIRP Annals - 2017 - Т. 66 - № 2 - C. 561-583.

22. Van Bael S., Chai Y.C., Truscello S., Moesen M., Kerckhofs G., Van Oosterwyck H., Kruth J.-P., Schrooten J. The effect of pore geometry on the in vitro biological behavior of human periosteum-derived cells seeded on selective laser-melted Ti6Al4V bone scaffolds // Acta Biomaterialia - 2012 - V. 8 - №. 7 - P. 2824-2834.

23. Fukuda A., Takemoto M., Saito T., Fujibayashi S., Neo M., Pattanayak D.K., Matsushita T., Sasaki K., Nishida №., Kokubo T., Nakamura T. Osteoinduction of porous Ti implants with a channel structure fabricated by selective laser melting // Acta Biomaterialia - 2011 - V. 7 - №. 5 - P. 2327-2336.

24. . Method of and apparatus for production of three dimensional objects by stereolithography: паТ. US5236637A № US07840630; заявл. 21.02.1992; опубл. 17.08.1993, C.W. Hull.

25. Tetsuka H., Ryon Shin S. Materials and technical innovations in 3D printing in biomedical applications // Journal of Materials Chemistry B - 2020 - V. 8 - №. 15 -P. 2930-2950.

26. Bartolo P.J. Stereolithography: Materials, Processes and Applications. Springer Science & Business Media, 2011. 345 p.

27. Kuang X., Wu J., Chen K., Zhao Z., Ding Z., Hu F., Fang D., Qi H.J. Grayscale digital light processing 3D printing for highly functionally graded materials // Science Advances - 2019 - V. 5 - №. 5 - P. 1-12.

28. Katseli V., Economou A., Kokkinos C. Smartphone-Addressable 3D-Printed Electrochemical Ring for Nonenzymatic Self-Monitoring of Glucose in Human Sweat // Analytical Chemistry - 2021 - V. 93 - №. 7 - P. 3331-3336.

29. Zuo Y., Su X., Li X., Yao Z., Yu T., Zhou J., Li J., Lu J., Ding J. Multimaterial 3D-printing of graphene/Li0.35Zn0.3Fe2.3504 and graphene/carbonyl iron composites with

superior microwave absorption properties and adjustable bandwidth // Carbon - 2020 -V. 167 - P. 62-74.

30. Quan H., Zhang T., Xu H., Luo S., Nie J., Zhu X. Photo-curing 3D printing technique and its challenges // Bioactive Materials - 2020 - V. 5 - №. 1 - P. 110-115.

31. Douglass M. DMD reliability: a MEMS success story - 2003 - V. 4980 - P. 1-10.

32. Wang X., Jiang M., Zhou Z., Gou J., Hui D. 3D printing of polymer matrix composites: A review and prospective // Composites Part B: Engineering - 2017 - V. 110 - P. 442-458.

33. Chen X., Chen G., Wang G., Zhu P., Gao C. Recent Progress on 3D-Printed Polylactic Acid and Its Applications in Bone Repair // Advanced Engineering Materials - 2020 -V. 22 - №. 4 - P. 1-12.

34. Ghosh K., Pumera M. Free-standing electrochemically coated MoSx based 3D-printed nanocarbon electrode for solid-state supercapacitor application // Nanoscale -2021 - V. 13 - №. 11 - P. 5744-5756.

35. Baich L., Manogharan G., Marie H. Study of infill print design on production cost-time of 3D printed ABS parts // International Journal of Rapid Manufacturing - 2015 -V. 5 - №. 3-4 - P. 308-319.

36. Mohamed O.A., Masood S.H., Bhowmik J.L. Optimization of fused deposition modeling process parameters: a review of current research and future prospects // Advances in Manufacturing - 2015 - V. 3 - №. 1 - P. 42-53.

37. Zhao G., Liu H.-Y., Cui X., Du X., Zhou H., Mai Y.-W., Jia Y.-Y., Yan W. Tensile properties of 3D-printed CNT-SGF reinforced PLA composites: Recent Advances in Composites Science & Technology - A special issue in memoriam Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult. Klaus Friedrich // Composites Science and Technology - 2022 - V. 230 - P. 1-10.

38. Абрамов А.А., Цыганков П.Ю., Окишева М.К., Меньшутина Н.В. Разработка «чернил» для реализации экструзионных методов 3D-печати вязкими материалами // Российский химический журнал - 2023 - Т. 67 - № 2 - C. 74-82.

39. Zhang Y.S., Haghiashtiani G., Hübscher T., Kelly D.J., Lee J.M., Lutolf M., McAlpine M.C., Yeong W.Y., Zenobi-Wong M., Malda J. 3D extrusion bioprinting // Nature Reviews Methods Primers - 2021 - V. 1 - №. 1 - P. 1-20.

40. Zhang Z., Jin Y., Yin J., Xu C., Xiong R., Christensen K., Ringeisen B.R., Chrisey D.B., Huang Y. Evaluation of bioink printability for bioprinting applications // Applied Physics Reviews - 2018 - T. 5 - № 4 - C. 041304.

41. Sarmah A., Desai S.K., Crowley A.G., Zolton G.C., Tezel G.B., Harkin E.M., Tran T.Q., Arole K., Green M.J. Additive manufacturing of nanotube-loaded thermosets via direct ink writing and radio-frequency heating and curing // Carbon - 2022 - V. 200 -P. 307-316.

42. Li Q., Dong Q., Wang J., Xue Z., Li J., Yu M., Zhang T., Wan Y., Sun H. Direct ink writing (DIW) of graphene aerogel composite electrode for vanadium redox flow battery // Journal of Power Sources - 2022 - V. 542 - P. 231-245.

43. Nayak V.V., Slavin B.V., Bergamo E.T.P., Torroni A., Runyan C.M., Flores R.L., Kasper F.K., Young S., Coelho P.G., Witek L. Three-Dimensional Printing Bioceramic Scaffolds Using Direct-Ink-Writing for Craniomaxillofacial Bone Regeneration // Tissue Engineering Part C: Methods - 2023 - V. 29 - №. 7 - P. 332-345.

44. del-Mazo-Barbara L., Ginebra M.-P. Rheological characterisation of ceramic inks for 3D direct ink writing: A review // Journal of the European Ceramic Society - 2021 -V. 41 - №. 16 - P. 18-33.

45. Friedrich L.M., Gunther R.T., Seppala J.E. Suppression of Filament Defects in Embedded 3D Printing // ACS Applied Materials & Interfaces - 2022 - V. 14 - №. 28 -P. 32561-32578.

46. Shiwarski D.J., Hudson A.R., Tashman J.W., Feinberg A.W. Emergence of FRESH 3D printing as a platform for advanced tissue biofabrication // APL Bioengineering -2021 - V. 5 - №. 1 - P. 010904.

47. Melo P., Montalbano G., Fiorilli S., Vitale-Brovarone C. 3D Printing in alginic acid Bath of In-Situ crosslinked collagen composite scaffolds // Materials - 2021 - V. 14 -№. 21 - P. 10-22.

48. Bessler №., Ogiermann D., Buchholz M.-B., Santel A., Heidenreich J., Ahmmed R., Zaehres H., Brand-Saberi B. Nydus One Syringe Extruder (NOSE): A Prusa i3 3D printer conversion for bioprinting applications utilizing the FRESH-method // HardwareX - 2019 - V. 6 - P. 1-7.

49. Bordoni M., Karabulut E., Kuzmenko V., Fantini V., Pansarasa O., Cereda C., Gatenholm P. 3D Printed Conductive Nanocellulose Scaffolds for the Differentiation of Human Neuroblastoma Cells // Cells - 2020 - V. 9 - №. 3 - P. 1-15.

50. Xie Z.-T., Kang D.-H., Matsusaki M. Resolution of 3D bioprinting inside bulk gel and granular gel baths // Soft Matter - 2021 - V. 17 - №. 39 - P. 8769-8785.

51. Zhou X., Liu C. Three-dimensional Printing for Catalytic Applications: Current Status and Perspectives // Advanced Functional Materials - 2017 - V. 27 - №2. 30 - P. 1701134.

52. Chen L., Zhou S., Li M., Mo F., Yu S., Wei J. Catalytic Materials by 3D Printing: A Mini Review // Catalysts - 2022 - V. 12 - №. 10 - P. 1-9.

53. Zhu J., Wu P., Chao Y., Yu J., Zhu W., Liu Z., Xu C. Recent advances in 3D printing for catalytic applications // Chemical Engineering Journal - 2022 - V. 433 - P. 134341.

54. Hock S., Rein C., Rose M. 3D-Printed Acidic Monolithic Catalysts for Liquid-Phase Catalysis with Enhanced Mass Transfer Properties // ChemCatChem - 2022 - V. 14 -№. 8 - P. 1-9.

55. Lee J.-H., Ko K.-H., Park B.-O. Electrical and optical properties of ZnO transparent conducting films by the sol-gel method // Journal of Crystal Growth - 2003 - V. 247 -№. 1 - P. 119-125.

56. Miyauchi M., Li Y., Shimizu H. Enhanced Degradation in Nanocomposites of TiO2 and Biodegradable Polymer // Environmental Science & Technology - 2008 - V. 42 -№. 12 - P. 4551-4554.

57. Vunain E., Mishra A.K., Krause R.W. Fabrication, Characterization and Application of Polymer Nanocomposites for Arsenic(III) Removal from Water // Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials - 2013 - V. 23 - №. 2 - P. 293-305.

58. Castles F., Isakov D., Lui A., Lei Q., Dancer C.E.J., Wang Y., Janurudin J.M., Speller S.C., Grovenor C.R.M., Grant P.S. Microwave dielectric characterisation of 3D-printed BaTiO3/ABS polymer composites // Scientific Reports - 2016 - V. 6 - №. 1 - P. 1-13.

59. Parra-Cabrera C., Achille C., Kuhn S., Ameloot R. 3D printing in chemical engineering and catalytic technology: structured catalysts, mixers and reactors // Chemical Society Reviews - 2018 - V. 47 - №. 1 - P. 209-230.

60. Vlachova J., Tmej ova K., Kopel P., Korabik M., Zitka J., Hynek D., Kynicky J., Adam V., Kizek R. A 3D Microfluidic Chip for Electrochemical Detection of Hydrolysed Nucleic Bases by a Modified Glassy Carbon Electrode // Sensors - 2015 - V. 15 - №. 2

- P. 2438-2452.

61. Chaloeipote G., Prathumwan R., Subannajui K., Wisitsoraat A., Wongchoosuk C. 3D printed CuO semiconducting gas sensor for ammonia detection at room temperature // Materials Science in Semiconductor Processing - 2021 - V. 123 - P. 1-10.

62. Feng Y., Chang J., Chen X., Zhang Q., Wang Z., Sun J., Zhang Z. Application of TDM and FDM methods in TDLAS based multi-gas detection // Optical and Quantum Electronics - 2021 - V. 53 - №. 4 - P. 5-19.

63. Aghaei A., Firouzjaei M.D., Karami P., Aktij S.A., Elliott M., Mansourpanah Y., Rahimpour A., B. P. Soares J., Sadrzadeh M. The implications of 3D-printed membranes for water and wastewater treatment and resource recovery // The Canadian Journal of Chemical Engineering - 2022 - V. 100 - №. 9 - P. 2309-2321.

64. Balogun H.A., Sulaiman R., Marzouk S.S., Giwa A., Hasan S.W. 3D printing and surface imprinting technologies for water treatment: A review // Journal of Water Process Engineering - 2019 - V. 31 - P. 1-15.

65. Wang Y., Liu H., Mei D., Yu S. Direct ink writing of 3D SiC scaffold as catalyst support for thermally autonomous methanol steam reforming microreactor // Renewable Energy - 2022 - V. 187 - P. 923-932.

66. Chu X., Tang X., Chen W., Yang Y., Zhou W., Huang J. Direct-ink-write printing performance of zeolite catalysts with porous structures // Ceramics International - 2023

- V. 49 - №. 9, Part A - P. 13531-13541.

67. Ma Z., Xue T., Wali Q., Miao Y.-E., Fan W., Liu T. Direct ink writing of polyimide/bacterial cellulose composite aerogel for thermal insulation // Composites Communications - 2023 - V. 39 - P. 1-10.

68. Sadia M., Arafat B., Ahmed W., Forbes R.T., Alhnan M.A. Channelled tablets: An innovative approach to accelerating drug release from 3D printed tablets // Journal of Controlled Release - 2018 - V. 269 - P. 355-363.

69. Khaled S.A., Burley J.C., Alexander M.R., Roberts C.J. Desktop 3D printing of controlled release pharmaceutical bilayer tablets // International Journal of Pharmaceutics

- 2014 - V. 461 - №. 1 - P. 105-111.

70. Khaled S.A., Burley J.C., Alexander M.R., Yang J., Roberts C.J. 3D printing of five-in-one dose combination polypill with defined immediate and sustained release profiles // Journal of Controlled Release - 2015 - V. 217 - P. 308-314.

71. Markstedt K., Mantas A., Tournier I., Martínez Ávila H., Hagg D., Gatenholm P. 3D Bioprinting Human Chondrocytes with Nanocellulose-Alginate Bioink for Cartilage Tissue Engineering Applications // Biomacromolecules - 2015 - V. 16 - №2. 5 - P. 14891496.

72. Zhong C., Xie H.-Y., Zhou L., Xu X., Zheng S.-S. Human hepatocytes loaded in 3D bioprinting generate mini-liver // Hepatobiliary & Pancreatic Diseases International -2016 - V. 15 - №. 5 - P. 512-518.

73. Wu Y., Lin Z.Y. (William), Wenger A.C., Tam K.C., Tang X. (Shirley) 3D bioprinting of liver-mimetic construct with alginate/cellulose nanocrystal hybrid bioink // Bioprinting - 2018 - V. 9 - P. 1-6.

74. Kang H.-W., Lee S.J., Ko I.K., Kengla C., Yoo J.J., Atala A. A 3D bioprinting system to produce human-scale tissue constructs with structural integrity // Nature Biotechnology

- 2016 - V. 34 - №. 3 - P. 312-319.

75. Lawlor K.T., Vanslambrouck J.M., Higgins J.W., Chambon A., Bishard K., Arndt D., Er P.X., Wilson S.B., Howden S.E., Tan K.S., Li F., Hale L.J., Shepherd B., Pentoney S., Presnell S.C., Chen A.E., Little M.H. Cellular extrusion bioprinting improves kidney organoid reproducibility and conformation // Nature Materials - 2021 - V. 20 - №. 2 -P. 260-271.

76. Ramesh S., Harrysson O.L.A., Rao P.K., Tamayol A., Cormier D.R., Zhang Y., Rivero I.V. Extrusion bioprinting: Recent progress, challenges, and future opportunities // Bioprinting - 2021 - V. 21 - P. 1-16.

77. Tellisi №., Ashammakhi №.A., Billi F., Kaarela O. Three Dimensional Printed Bone Implants in the Clinic // Journal of Craniofacial Surgery - 2018 - V. 29 - №2. 8 - P. 2363.

78. Götze C., Steens W., Vieth V., Poremba C., Claes L., Steinbeck J. Primary stability in cementless femoral stems: custom-made versus conventional femoral prosthesis // Clinical Biomechanics - 2002 - V. 17 - №. 4 - P. 267-273.

79. Mehboob H., Tarlochan F., Mehboob A., Chang S.-H., Ramesh S., Harun W.S.W., Kadirgama K. A novel design, analysis and 3D printing of Ti-6Al-4V alloy bio-inspired porous femoral stem // Journal of Materials Science: Materials in Medicine - 2020 - V. 31

- №. 9 - P. 78.

80. Zhang G., Zhao P., Lin L., Qin L., Huan Z., Leeflang S., Zadpoor A.A., Zhou J., Wu L. Surface-treated 3D printed Ti-6Al-4V scaffolds with enhanced bone regeneration performance: an in vivo study // Annals of Translational Medicine - 2021 - V. 9 - №. 1

- P. 39.

81. Jetté B., Brailovski V., Simoneau C., Dumas M., Terriault P. Development and in vitro validation of a simplified numerical model for the design of a biomimetic femoral stem // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials - 2018 - V. 77 -P. 539-550.

82. Jia D., Li F., Zhang C., Liu K., Zhang Y. Design and simulation analysis of Lattice bone plate based on finite element method // Mechanics of Advanced Materials and Structures - 2021 - V. 28 - №. 13 - P. 1311-1321.

83. Iglesias-Mejuto A., García-González C.A. 3D-printed alginate-hydroxyapatite aerogel scaffolds for bone tissue engineering // Materials Science and Engineering: C -2021 - V. 131 - P. 1-15.

84. Du X., Fu S., Zhu Y. 3D printing of ceramic-based scaffolds for bone tissue engineering: an overview // Journal of Materials Chemistry B - 2018 - V. 6 - №. 27 -P. 4397-4412.

85. Ji S., Guvendiren M. Complex 3D bioprinting methods // APL Bioengineering - 2021

- V. 5 - №. 1 - P. 1-11.

86. Grémare A., Guduric V., Bareille R., Heroguez V., Latour S., L'heureux №., Fricain J.-C., Catros S., Le Nihouannen D. Characterization of printed PLA scaffolds for bone tissue engineering // Journal of Biomedical Materials Research Part A - 2018 - V. 106 -№. 4 - P. 887-894.

87. Hernandez I., Kumar A., Joddar B. A Bioactive Hydrogel and 3D Printed Polycaprolactone System for Bone Tissue Engineering // Gels - 2017 - V. 3 - №. 3 -P. 1-26.

88. Jang C.H., Ahn S.H., Yang G.-H., Kim G.H. A MSCs-laden polycaprolactone/collagen scaffold for bone tissue regeneration // RSC Advances - 2016

- V. 6 - №. 8 - P. 6259-6265.

89. Kim Y., Kim G. Collagen/alginate scaffolds comprising core (PCL)-shell (collagen/alginate) struts for hard tissue regeneration: fabrication, characterisation, and cellular activities // Journal of Materials Chemistry B - 2013 - V. 1 - №. 25 - P. 31853194.

90. Miralles G., Baudoin R., Dumas D., Baptiste D., Hubert P., Stoltz J.F., Dellacherie E., Mainard D., Netter P., Payan E. Sodium alginate sponges with or without sodium hyaluronate: In vitro engineering of cartilage // Journal of Biomedical Materials Research

- 2001 - V. 57 - №. 2 - P. 268-278.

91. Cabrera M.S., Sanders B., Goor O.J.G.M., Driessen-Mol A., Oomens C.W.J., Baaijens F.P.T. Computationally Designed 3D Printed Self-Expandable Polymer Stents with Biodegradation Capacity for Minimally Invasive Heart Valve Implantation: A Proof-of-Concept Study // 3D Printing and Additive Manufacturing - 2017 - V. 4 - №. 1 -P. 19-29.

92. Li L., Qin S., Peng J., Chen A., Nie Y., Liu T., Song K. Engineering gelatin-based alginate/carbon nanotubes blend bioink for direct 3D printing of vessel constructs // International Journal of Biological Macromolecules - 2020 - V. 145 - P. 262-271.

93. Gorain B., Choudhury H., Pandey M., Kesharwani P., Abeer M.M., Tekade R.K., Hussain Z. Carbon nanotube scaffolds as emerging nanoplatform for myocardial tissue regeneration: A review of recent developments and therapeutic implications // Biomedicine & Pharmacotherapy - 2018 - V. 104 - P. 496-508.

94. Zhao X., Guo B., Wu H., Liang Y., Ma P.X. Injectable antibacterial conductive nanocomposite cryogels with rapid shape recovery for noncompressible hemorrhage and wound healing // Nature Communications - 2018 - V. 9 - №. 1 - P. 2784.

95. Koushik T.M., Miller C.M., Antunes E. Bone Tissue Engineering Scaffolds: Function of Multi-Material Hierarchically Structured Scaffolds // Advanced Healthcare Materials

- 2023 - V. 12 - №. 9 - P. 1-12.

96. Shao Y., Wang H., Zhu Y., Wang S., Jiang Y., Hu J., Wang J., Zhang K. Research progress on the construction of three-dimensional porous structure of bone tissue repair scaffolds based on silk fibroin materials // Synthetic Biology Journal - 2022 - V. 3 - №2. 4

- P. 795.

97. Kazimierczak P., Benko A., Palka K., Canal C., Kolodynska D., Przekora A. Novel synthesis method combining a foaming agent with freeze-drying to obtain hybrid highly macroporous bone scaffolds // Journal of Materials Science & Technology - 2020 - V. 43

- P. 52-63.

98. Meng Z.-Y., Wang L., Shen L.-Y., Li Z.-H., Zhao Z., Wang X.-Y. Supercritical carbon dioxide assisted fabrication of biomimetic sodium alginate/silk fibroin nanofibrous scaffolds // Journal of Applied Polymer Science - 2021 - V. 138 - №. 44 -P. 51-70.

99. Abdelwahed W., Degobert G., Stainmesse S., Fessi H. Freeze-drying of nanoparticles: Formulation, process and storage considerations: 2006 Supplementary Non-Thematic Collection // Advanced Drug Delivery Reviews - 2006 - V. 58 - №. 15 - P. 1688-1713.

100. Kumar P. Lyophilization: an important formulation technique // International Journal of Research -GRANTHAALAYAH - 2020 - V. 7 - №. 9 - P. 11-15.

101. Мохова Е.К., Гордиенко М.Г. Математическая модель вакуумной сублимационной сушки с неравномерным распределением паров по объему камеры // Программные продукты и системы - 2021 - Т. 34 - № 3 - C. 86-96.

102. Мохова Е.К., Гордиенко М.Г. Математическое моделирование вакуумной сублимационной сушки гомогенных и гетерогенных материалов на примере альгината натрия и вспененного желатина // Успехи в химии и химической технологии - 2021 - Т. 35 - № 10 (245) - C. 95-97.

103. Wang Z., Florczyk S.J. Freeze-FRESH: A 3D Printing Technique to Produce Biomaterial Scaffolds with Hierarchical Porosity // Materials - 2020 - V. 13 - №. 2 -P. 354.

104. Liu Q., Li Q., Xu S., Zheng Q., Cao X. Preparation and Properties of 3D Printed Alginate-Chitosan Polyion Complex Hydrogels for Tissue Engineering // Polymers -2018 - V. 10 - №. 6 - P. 664-675.

105. Yang Z., Ren X., Liu Y. Multifunctional 3D printed porous GelMA/xanthan gum based dressing with biofilm control and wound healing activity // Materials Science and Engineering: C - 2021 - V. 131 - P. 112493.

106. Poling B.E., Prausnitz J.M., O'Connell J.P. The properties of gases and liquids. 5th ed. New York: McGraw-Hill, 2001. 802 p.

107. Каталевич А. М. Процессы получения высокопористых материалов в сверхкритическом флюиде/А. Каталевич М. - РХТУ им. Д.И.Менделеева, 2012. -150 с.

108. Lebedev A., Suslova E., Troyankin A., Lovskaya D. Investigation of aerogel production processes: solvent exchange under high pressure combined with supercritical drying in one apparatus // Gels - 2021 - V. 7 - №. 1 - P. 1-14.

109. Iglesias-Mejuto A., García-González C.A. 3D-Printed, Dual Crosslinked and Sterile Aerogel Scaffolds for Bone Tissue Engineering // Polymers - 2022 - V. 14 - №2. 6 - P. 112.

110. He P., Tang X., Chen L., Xie P., He L., Zhou H., Zhang D., Fan T. Patterned Carbon Nitride-Based Hybrid Aerogel Membranes via 3D Printing for Broadband Solar Wastewater Remediation // Advanced Functional Materials - 2018 - V. 28 - №. 29 -P. 1-10.

111. Posada P., Velásquez-Cock J., Gómez-Hoyos C., Serpa Guerra A.M., Lyulin S.V., Kenny J.M., Gañán P., Castro C., Zuluaga R. Drying and redispersion of plant cellulose nanofibers for industrial applications: a review // Cellulose - 2020 - V. 27 - №. 18 -P. 10649-10670.

112. Тапальский Д.В., Осипов В.А., Сухая Г.Н., Ярмоленко М.А., Рогачев А.А., Рогачев А.В. Биосовместимые композиционные антибактериальные покрытия для защиты имплантатов от микробных биопленок // Проблемы здоровья и экологии -2013 - Т. 36 - № 2 - C. 129-134.

113. Воробьев В., Божкова С.А., Тихилов Р.М., Черный А.Ж. Современные способы обработки и стерилизации аллогенных костных тканей (обзор литературы) // Травматология и ортопедия России - 2017 - Т. 23 - № 3 - C. 134-147.

114. Леонидовна Н.А., Владимировна Б.О., Викторовна А.К., Анатольевна В.Е. Изучение влияния режимов стерилизации окисью этилена на свойства гликолидлактидных нитей // Вестник Томского государственного университета -2014 - № 382 - C. 230-233.

115. Dai Z., Ronholm J., Tian Y., Sethi B., Cao X. Sterilization techniques for biodegradable scaffolds in tissue engineering applications // Journal of Tissue Engineering - 2016 - V. 7 - P. 1-8.

116. Chansoria P., Narayanan L.K., Wood M., Alvarado C., Lin A., Shirwaiker R.A. Effects of Autoclaving, EtOH, and UV Sterilization on the Chemical, Mechanical, Printability, and Biocompatibility Characteristics of Alginate // ACS Biomaterials Science & Engineering - 2020 - V. 6 - №. 9 - P. 5191-5201.

117. Тетерина В.К., Морозова Е.С. Стерилизаторы медицинских изделий // Молодежный Вестник УГАТУ - 2022 - № 1 (26) - C. 77-83.

118. Meyer M., Prade I., Leppchen-Frohlich K., Felix A., Herdegen V., Haseneder R., Repke J.-U. Sterilisation of collagen materials using hydrogen peroxide doted supercritical carbon dioxide and its effects on the materials properties // The Journal of Supercritical Fluids - 2015 - V. 102 - P. 32-39.

119. Hara M. Effects of Ionizing Radiation on Biopolymers for Applications as Biomaterials // Biomedical Materials & Devices - 2023 - V. 1 - №. 2 - P. 587-604.

120. Fran?a R., Mbeh D.A., Samani T.D., Le Tien C., Mateescu M.A., Yahia L., Sacher E. The effect of ethylene oxide sterilization on the surface chemistry and in vitro cytotoxicity of several kinds of chitosan // Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials - 2013 - V. 101 - №. 8 - P. 1444-1455.

121. A. Garcia-Gonzalez C., Diaz-Gomez L.A., Concheiro A., Alvarez-Lorenzo C. Patent Survey on Current Applications of Supercritical Fluid Technology in Regenerative Medicine // Recent Patents on Nanomedicine - 2015 - V. 5 - №. 1 - P. 48-58.

122. Perrut M. Sterilization and virus inactivation by supercritical fluids (a review): Special Edition on the Occasion of Gerd Brunner's 70th Birthday // The Journal of Supercritical Fluids - 2012 - V. 66 - P. 359-371.

123. Champeau M., Thomassin J.-M., Tassaing T., Jérôme C. Drug loading of polymer implants by supercritical CO2 assisted impregnation: A review // Journal of Controlled Release - 2015 - V. 209 - P. 248-259.

124. Газизов Р.А., Шамсетдинов Ф.Н. Традиционные и сверхкритические методы стерилизации медицинских изделий - 2018 - Т. 43 - № 7 - C. 5-9.

125. Fraser D. Bursting Bacteria by Release of Gas Pressure // Nature - 1951 - V. 167 -№. 4236 - P. 33-34.

126. Enomoto A., Nakamura K., Nagai K., Hashimoto T., Hakoda M. Inactivation of food microorganisms by high-pressure carbon dioxide treatment with or without explosive decompression // Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry - 1997 - V. 61 - №. 7 -P. 1133-1137.

127. Soares G.C., Learmonth D.A., Vallejo M.C., Davila S.P., González P., Sousa R.A., Oliveira A.L. Supercritical CO2 technology: The next standard sterilization technique? // Materials Science and Engineering: C - 2019 - V. 99 - P. 520-540.

128. Santos-Rosales V., Ardao I., Alvarez-Lorenzo C., Ribeiro №2., Oliveira A.L., García-González C.A. Sterile and Dual-Porous Aerogels Scaffolds Obtained through a Multistep Supercritical CO2-Based Approach // Molecules - 2019 - V. 24 - №. 5 - P. 871.

129. Bernhardt A., Wehrl M., Paul B., Hochmuth T., Schumacher M., Schütz K., Gelinsky M. Improved Sterilization of Sensitive Biomaterials with Supercritical Carbon Dioxide at Low Temperature // PLOS ONE - 2015 - V. 10 - №. 6 - P. 1-13.

130. Zhang J., Dalal №., Matthews M.A., Waller L.№., Saunders C., Fox K.F., Fox A. Supercritical carbon dioxide and hydrogen peroxide cause mild changes in spore structures associated with high killing rate of Bacillus anthracis // Journal of Microbiological Methods - 2007 - V. 70 - №. 3 - P. 442-451.

131. Soares G.C., Learmonth D.A., Vallejo M.C., Davila S.P., González P., Sousa R.A., Oliveira A.L. Supercritical CO2 technology: The next standard sterilization technique? // Materials Science and Engineering: C - 2019 - Т. 99 - C. 520-540.

132. Hossain Md.S., Nik Norulaini №.A., Banana A.A., Mohd Zulkhairi A.R., Ahmad Naim A.Y., Mohd Omar A.K. Modeling the supercritical carbon dioxide inactivation of Staphylococcus aureus, Escherichia coli and Bacillus subtilis in human body fluids clinical waste // Chemical Engineering Journal - 2016 - V. 296 - P. 173-181.

133. Furukawa S., Watanabe T., Koyama T., Hirata J., Narisawa №., Ogihara H., Yamasaki M. Inactivation of food poisoning bacteria and Geobacillus stearothermophilus spores by high pressure carbon dioxide treatment // Food Control - 2009 - V. 20 - №. 1 - P. 53-58.

134. Garcia-Gonzalez L., Geeraerd A.H., Spilimbergo S., Elst K., Van Ginneken L., Debevere J., Van Impe J.F., Devlieghere F. High pressure carbon dioxide inactivation of microorganisms in foods: The past, the present and the future // International Journal of Food Microbiology - 2007 - V. 117 - №. 1 - P. 1-28.

135. Tomasko D.L., Li H., Liu D., Han X., Wingert M.J., Lee L.J., Koelling K.W. A Review of CO2 Applications in the Processing of Polymers // Industrial & Engineering Chemistry Research - 2003 - V. 42 - №. 25 - P. 6431-6456.

136. Chen Y.Y., Temelli F., Gänzle M.G. Mechanisms of Inactivation of Dry Escherichia coli by High-Pressure Carbon Dioxide // Applied and Environmental Microbiology -2017 - V. 83 - №. 10 - P. 1-10.

137. da Silva M.A., de Araujo A.P., de Souza Ferreira J., Kieckbusch T.G. Inactivation of Bacillus subtilis and Geobacillus stearothermophilus inoculated over metal surfaces using supercritical CO2 process and nisin // The Journal of Supercritical Fluids - 2016 -V. 109 - P. 87-94.

138. White A., Burns D., Christensen T.W. Effective terminal sterilization using supercritical carbon dioxide // Journal of Biotechnology - 2006 - V. 123 - №2. 4 - P. 504515.

139. Окишева М.К., Абрамов А.А., Цыганков П.Ю. Разработка алгоритма подбора геометрии внутреннего заполнения имплантатов для лечения и устранения дефектов костной ткани - 2022 - Т. 36 - № 2 - C. 91-95.

140. ГОСТ 11262-2017 (ISO 527-2:2012) Пластмассы. Метод испытания на растяжение. - Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии, 2017.

141. ГОСТ 4651-2014 (ISO 604:2002) Пластмассы. Метод испытания на сжатие. -Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии, 2014.

142. Караваев А.С., Копысов С.П. Математическое моделирование ударного воздействия на голову при черепно-мозговых травмах // Российский журнал биомеханики - 2018 - Т. 22 - № 2 - C. 178-195.

143. Окишева М.К., Абрамов А.А., Цыганков П.Ю. Исследование влияния метода сушки на свойства материалов на основе альгината натрия и желатина//Успехи в химии и химической технологии. - 2023. - Т. 37. - C. 95-98.

144. Casali D.M., Yost M.J., Matthews M.A. Eliminating glutaraldehyde from crosslinked collagen films using supercritical CO2 // Journal of Biomedical Materials Research Part A - 2018 - V. 106 - №. 1 - P. 86-94.

145. Mokhova E., Gordienko M., Menshutina №. Mathematical model of freeze drying taking into account uneven heat and mass transfer over the volume of the working chamber // Drying Technology - 2022 - Т. 40 - № 12 - C. 2470-2493.

146. Menshutina N., Tsygankov P., Khudeev I., Lebedev A. Intensification methods of supercritical drying for aerogels production // Drying Technology - 2022 - Т. 40 - № 7 - C. 1278-1291.

147. Шрамм Г. Основы практической реологии и реометрии. Москва: КолосС, 2003. 311 с.

148. Formaggia L., Quarteroni A., Veneziani A. Cardiovascular Mathematics: Modeling and simulation of the circulatory system. Cardiovascular Mathematics. Springer Science & Business Media, 2010. 528 p.

149. Цыганков П.Ю., Абрамов А.А., Меньшутина Н.В. 3D-печать гелевыми материалами с целью получения аэрогелей на основе альгината натрия // Химическая Промышленность Сегодня - 2020 - № 6.

150. Цыганков П.Ю. Процессы получения аэрогелей с вндренными углеродными нанотрубками в аппаратах высокого давления и их интенсификация : диссертация

кандидат технических наук/П.Ю. Цыганков. - Москва: РХТУ им. Д.И.Менделеева, 2018. - 191 с.

151. Thommes M., Kaneko K., Neimark A.V., Olivier J.P., Rodriguez-Reinoso F., Rouquerol J., Sing K.S.W. Physisorption of gases, with special reference to the evaluation of surface area and pore size distribution (IUPAC Technical Report) // Pure and Applied Chemistry - 2015 - V. 87 - №. 9-10 - P. 1051-1069.

152. Сабирзянов А.Н., Ильин А.П., Ахунов А.Р., Гумеров Ф.М. Растворимость воды в сверхкритическом диоксиде углерода // Теплофизика высоких температур - 2002 - Т. 40 - № 2 - C. 231-234.

Приложение 1. Методика получения вязких «чернил» на основе альгината

натрия

М$шкирство и^кц н вНСшей$об|нэсванмя Российской Федерации фсдсрмьчое госулйрйййннос бкшнстн!« ^ рам нательное учящк кмщ-образования Г^иийыгий «мнте^гишлои ^ч^н^ унтцкяпг ичеинД.кк (РХТУ Ш(ЙЛ.. Д.К. МЕВДриес^а)

ЛАБОРАТОРНАЯ ЙРТОДИКА АК-1

1 кмгченМ Ичйрнш1й на о^нгни; л. ыиттрия и комбинации ч 1И и«ат^трия-воиплигеч а™* рсапи'иинн ироцесс^Ь'тгенмт! нсполдошмрвеи гетерофа^н системы

I 'е^ипиогнчякий о гжл Д11ТЛ

УТВГРЖДЛЮ

К.Т г!., ПЭрШИИ г(Я> ч им» сотрудник

Мосгяа, 2в23

■ r ItFIC.lL'H l=f

Дйлщш ЧСТОЛКЩ ипнсывагг lipCnJfeUC ITBLiy'1СНИЯ ВЯЭВД ¿<ЧСрННЛ» 11ft ЧСНОК :4i.i |HHMÜ натрия H (гцлтаицин MIlTHW В Ир S«-ti 0.1 LH Я ГЕН ДЛЯ pj:i.!iiv::i"iIн npüi^CCl JJ> nC4ü;4i: ЧИЮЛЬЗОЕЧН^м: №Пдофе?Н0А МктЧМ Ы.

В ВДгОЛни OÜkKflHtJ Н 1ЮЛуЧСК Ия ВЧ ГКИЛ ->i4triFI И.1^ IUI iKPIOBi i>l. I I1HÜI ;i il ¡1 фКН

II композиции шлгинат нэтрня-жлиигп) длл ¡ки.чиэауич предДОА лП-ясчычр

JKnOJIE/Jii.MHBjBM ..............а стадии мгии.ПСННЛ (HCtlKjpil ГфМВеДеН

ünrtuK исобясшими^' материгинш II ргиктгилпи, пристал.чело (ШиСиртс #И8&(ШУ1лют с6ор)Л0мргнЯ.

2l П|Ш.|;Т-нты itL'.nyjtMuu

I 1р<ЦуКГЙч I.II.IVHL-ЦИЯ ЯЬЛООТСЯ вязк-ш; (ГЧфчИЛПУ II9. DCFIDUi ял|.ппша натрия и. ЕОМПШЩМИ ипьгннат «¡п-рмя-ко.члагеи ДЛЯ «илнзали« Провеса трсх^риои прчаг» с МСПОЛЦрШННСМ JÜ-ILpL^lliHCtd СШМ^.чы

J Ойтигь при 4tiiH,'irirH

f1о лучен Jihk' IHl .чанной меи 1,411 p; bshkhc --ч^рин.ча» на осипли йньгигата штрил и кочгинидни елытйат натр тН^ЛЛ* гея шгугСшъ при wühl .см опя рсит.иции JiJ-ffailiTHC

HCl Hi. 11. Ц1НН ML.'l: ГС I JHott СИ Ли Ml.l

-I. MIM I. ц DtpiqipjtL' itthtitnKH

Jk.iHO HECRWtiKit ЧВТУДИК« **дчеттся ОДВДода лписишг njx;££tca йа^уче'нм 114-iKHJL нитрия к комлоэипни алиинит нагриа-кпл.ш-*!,,

5. I pdwBuitH н иг irupefanne (iö|iü нщп

I к00\1:ДИчи: вб&ПСЧНТЪ fttf4ft«H4«KitL' техлИпяног CK"Ü. I>*H|IDHHC оботдоАЗНйя, ИП1ШЫ}йк1|1ги и ПрОЦСС^е мрРП ОКПВ.ЧСЬИя ВЯЖНА «ЧС|>Нл..;. к* ОСНЮВС ДОЬГЦНт нштрня.

1. гВДОлняош*.....¡раций дачикка П полжА лашюй

методик. Дотускктаиап&люааини^^тн»те\ реакт неон, которые ncpe-.Hc.ü.......пунше

н ¡каугигнм (п. 7 ".кролики). Ийиль^мй! материалы допйкм

......l.-lfltcy ХЧ (КНЧЬГФЙЙМ fHCII.liih «ЛН ШИК не yxwUK, b [L 7 ЛИНЦПЙ

четадикн. Используемые (Ийнлквы .^л^пры иметь ииш-тки с указанием свсленйП о

EiaHMVHOIU™Ji М 141*1-LIU, ^ГС KOHUuifipaLLHH. ЛЯ[Ы мриилда.тстм и cpiJNUB хранения. Должна

гнгь обЁдвддйнЫ сснлйиие треболаний бВДпв нш tи: по п^мя р&УГЙ. АсовнЗДЬ» нашить лаЕврнорныИ при риште с peaki и иJ4H вмфтднкй НПНЛЬ kl Hi: lb - :ii|HTHHC нирча^и И лаборатории очки. Г роботе депуСи^Ё иереющкл, не имсюпцгй ■фОЖяпкмшшиЯ no сотом чин эдррашд и првшедщнЯ и кпруктюк ПО шчнже ипапшныпч работы с кячичсскпП .щСюраторки, о ч¥Н доляуч и-«гьсЧ мпиеь и

oOiiTwitTBOw ijl м ikj-p^tane.

Г. Прк&ори и обор}'Л»В II ни I вссцЦ ^Езпр^тигтрный гОчуг^н-цзатср^

Т. М ¡1 ь к | ш 11,1 ■[ рм ив1 >1

Кра-^а* ¡(йрткгт-^нКТНкП i4pi.it, тй^террдукго^ глтоип...................прщг.ти п

«(ЧШЦЙ 1Н 1'ОНЭСНЧИОСГЬ, н Х'фыНОДОНЫС СНи^КТЫ (.ЫакЯ. Пи%.|р0ду|£111и.

псповоы п|щ.1у*-г.1 1грцрч.псны а твблндг-

Г^лиии Ь.1 - Харнкгсрнсгика ¿ур1,я, 1ю шмюгптельныи манеркалои к ии^чмрчдг кти

11ммлчеиис ПОЛуПЦЮ^/КТОй, готчаопо проекта ( елич 1Щ С.'ор Г ИЛ кар гнку.э докачатан и, облйидкнш; ни Прнис чднна

1 £ 4 5

eJlJ.ru (Чтрия гот: г Р <ЛН422 ХЧ ННеИШИП П ¡к.!. И ВДНбНС^б ИиШ мелкий пороы-.ж нлй поропщи, (МСТМШИИ ИТ ЕДИНИЧНЫЙ и агломсрирсввднмк ЧвСТИЩ дип>скастся нсзначвтслыюс рвМШПАЮЩЧУСП 1 ри 111'^и меч^ннчсифы ададсйсгаии

ияет от ослот до цгпгпвалт

ЗАЛОД и 41*уС4]

р:иСГВО-р| 1мии:!,■ не Й4не* 10%

постороннее: прммссм не дотекнклсн

КУДЛ-ЛГСН ГОСТ зШ 2015 внешний и но не и с гении* су^нлй ргрцлукт однородной ИШКТвНЦИИ 1 IIII.. ¡с МЛОКИИСТ&Й нзкы н.тн сшцчсга мсладрч порпшнй, Н:>Н СШГСЧ^О порош КВ, содержащего сдимичт.ю нлн ипюмеркроынныг частицы. Для БОртШЭВД ЛФНуСКЯкТСЯ м.ЯЛН'РМС к ЛНЙЧ КОВ бо.жа *ру |]| км 0 рн I м ерй; рагс^пдош.ицгл при ^"КГкОМ мех а ннчсс кли I |зм мл ппи ш I н

иает от бе.шш ^¡о нёЬмёю

раС1 (Ифи.чоси, Ке «нее 1У %

1№П|НИН№/ Прнцесн 1Ее дол чс кают е к

I.H-K-I píl i|{¡e tel* проводки™ 1.-. л pli

ÏO^T. См/ч. йв.бопнШ®*

ИВССОВИЯ ЖЭНЦСН I|1;ЩИч Mi l;: ha

mJCiK выпаривания, иг/дм . nu _оудее5_ _ _

JtOWUCI 1ТрЗЦКЯ ¡ШЧИНКй II ЗУ MOrLIlÛ HU X L 11. IL ii ( м I. J, nr-VJM ',

_HC &.TlT£C 0.2_

M .IL CO BE:? КОНЦСНТ^рДИЯ l|HlpfF|lip

r.Kü .j. м г.'дм1. HcfoLflLTj а.сц чиосовпя нвнц«гграцця С) чфап№

jSü ..i. мглч'. нс более 0,5_

чашэввя hciilich. ралия к. юрчдлп

Î-C1>, Mp'jM ', НС jJO/ICiJ ■L',1-1 j_

wfltcwwia 4(iicijeiiTpn¡iH!a ¡фюмннкя (AI), мгУдм1, не болес-О^ОЗ маг к» мы йОИцвшрноня Иеясэа

_(Hcj. Hl 'д\1__HL- ño.4ir¿ fl.rií _

MUCLORSH HOHUÇJïTpaurti (¡ДЛЩИЯ

__ÏCa). мт/дм^, нс hij.icí l!1.;?!

mjl^^uílh нсНцснтращн МСДН (i"u),

_МГ/ЛМ1. не Сил« 0,02_

чассоная котктраиия свнниа

{РЫ V не Гк^е массовая концентрация шшка

L^n мг'дму lie ¿anee 02._!

массомч концентрация веществ, aocci ai пил шй^шнк KMnO-fOi.

MJ-.ylM1. нс более fl.ÜR_

pH воды

Глблнии В.2- ТоКСиНШ!!.!,.. ПОЖЗрЮ- I! НфЫЬ.ЮОаСм I.IL i:uoh*;vbii ШрЬЯ, ПОЛуП|К^1>киЖ.

готового продукт

ПаИм-.Ни hkhm: сырья. i lUJlVi ipi>.ii.v ÍTOB, l\ÏTOBOm lípO.lVKIll ?£арн кт^рнстика токсичности ííoansñt-rtHe кя öp гин him чеповска) К-taw шрцвавдаевд стн Характеристика HOKiipCJUHUCHfclX HjcMÉIB

Л1ьгиШт ШТрИЯ |Г11 дивил у LUI hFraí HCl 1ЦНВДСН МоСтЬ, в.- реакции - nOJtntpO&fiOlIJCCH

Коллаген Медацфядьнал ШИКрСНОСНМОГГЬ. aji.i^pfH^L-kMe ре*шн£ пожарлмзо rjaccH

Водя

..ml FmimynuHï бей Mina - i 1ужл рнлб с ю п at ei i

а*

S. И L IHGDHHt последив ■ M l-l I IK' 1 IF ННПС|ИН IJ 1С ir

ß.l Пшцчеме tornen лчсрнлл* вя otnov? ильгкгата ват до tt ...........

МЛ I ■! 11 Iélj J Л НА L11 им -КЫЛЙПЯ

tCkUHGlllfcMH* Ц KOHUOHTpaUttll ЙССЬ pcai L'irivifl мри получении ИЯЫН.И ичврнл.' .. M OCIWbí адьйнта натрия й lañimiLí IS .í

FañjniuL F) S Соотношения и кочщентрщн* uív\ реагентон при по лучей И и 1ылкчл ■ЯЧС-рН IÏ.1.M на Ol Hi :i.1N VlIJilïil HJ" p¡ l> j&TCM ГйК&ЛСННЗиМЙв hl ИЙИТрнф\Гир01ИЛИЯ

ÏH ri а.чы-ин-эта нагрия .Ns röpüi^i Коннснчраиим ЖЧОПИОГО раствора ЦДЫТШЗГЗ JLáfpM.,. KoHUcHTftnfii коллагена л ИСХОД H ОН рисгворе, маес.% i¡a pe.iüiilíOmruñ срадм

А дынная на фим fl^JïK ИМ АШ ■ 2 Ü 7

L

2

- .1

Алы инй1 Hûlfiim AHi 2 0 7

!

2

3

a} El ■. ^епшщю chkîktip ihvpünji поропнж коллагена до AOtitTi+rt+fHit трг^усмоП k^i mitнтри 131 im (DJ hiaet.%]

б) LÎ получ*.......ir pjitiB^p jcftSafärar л^роиюк í>*oro ьтьгинага натрия члЯ пшгучеиня

reQjifli НиНЦСНТрвЙВЙВЙ 2 MÜCLi.Íi,

в) Fat i нор .iLicLi^fi (ipj.fiva hu porop-Liamppiow niMàçÉHHMTope в течение j иниут Ço i;iflDJX4tb« UOWofi.'MHH^M ЛОСТЛлжнвд олтцхгдности «чернил»

п Рлотаор 11 Lii. м l!" р i ïtLCfl лезгфнфугн рэваи что ti 2 мн нут со с корое i Ê№ -1 ±{>í) <i (Т-.мни

J.4Í уиалмня пузы pbJioa лшдука к-t оС^мд пяэкик «¡ЙйрниЛ'й.

.11 FJ результате n;I.IV4ÎÏK1Г КОМПОЗИЛИОЙНий L-rtcrjr -.черни. 1-1 На OCUhl'Èji алыничш ■ чгрнч

и к.......... при концентрации j.Jiri ия^ m нафач 2 мэсс.Ч и ршончной ьанцрн е рацнИ

¡¡Штате на,

t

9. Т^ийниамиц К ^еИ>П*<СЕ10Н Ж«1 ВЦ» алнн

Основ л 1.1С сяойетт р^з к | ицов, ларактерязукноис гоксичноси. и опасйость, Пр чи-^шм Б тайлнте В.;. При работе нгобцг^ии« СО&нодятъ технику очрШЫ труда,

работать В-игГч.рн :..рц^\' ц.1 щц\ ШПИТНЫЯ М1МИ"еСКН\ СТОЙКИХ СНДККОМО.....л Перчи к а* и

■мигигных очная, I Гри работе с леш>лстучммн КЦЦ^дМыи греется проведение работ пол

НЫ1ЯМКИИ и ^(й«11еченнс скалярного ПрОКСТрИ.ЧаЬИЯ ГЮ.Я£Л1СЫим 0|ЛфД1.1 К НМЙЧЛКйХ

1кшй:тв собираются г, №ша.илы« ¿;мцтс1х. 1ихле чего утйзнруюти й соответствий с уе.....овленным порядком.

Тчрш^ Гргл^илчм к безопасной тксплчатшчин

Наименование сырья, полупродуктов, ГОТС ПС1и 0|Ч>Д1 кии г ЧВСЩССТЧД о гаодрн ПРО.......ДСП в КДЙСС опаснос гн (ГОСТ [2.1.СКЯ -76) Агре гага о$ состояние при иормалвнык увЛОвиш | Ьюпгос и. гада гю поад^у Удельный всс лля твердис к Ж ЦИНК клэсств н г/см^ Р^СТЖЭрНЧ ОСП " пл>д«, Уш масс

1 2 4

1. АЛЬГНЩ! НаТрИЯ 4- тверлое Нщкпи - Л£ (лтрвлвлен Отвори- рмКпгй 1 о

1. КсУпагеН - - ■к! определен Раств^рк-МйгГЬ 10 ЙДОС^

Возможно ли воспламенение или В'^ЫЛ при щздейетши Лгмперитури, "С

С 1 I 1 & к г Xя- г ¡2 № X и ¥ в .1 Ы л й В <п § 1 т "■' 2 Л ^ гг. £ 1 и я = к = с у Ш £ Е у = = £ а ? г

ь НСП нет 11« опоили ж ■ не онреаслс на не о пуделе ца "С оя.рсде.к 1111 опредеч? на

2. нет пет (Ю определи па ■ не опрелелс 1(м не о пред еле ни Не определе ни не онреде.те на

МДК нпи ОЕУВ в «цлукс ]ЧМ1и ЯУНЬГ пЩнзвов.стрн: кн мч ПОМСШ.СН Ни характеристика токсичное!*! {взаимодействие на артииц человеку > .¡1 и чрут) ра

Ell. (якшоншнк

Flpoaji ДОбодогорнСЮ члолнки ранрабопан б paMtím цыпой p*6#i по npsib шцин^ни^о-им^псдввтажЁсчЙму .ijx^yrу мСйфц^ ШтатрыхрайотнНцоа^ТУ 1ьч. Д.И. MeiiHüjrttduj в рпикр* г.рограмчы стратегчч&С№№ " кале чичсг koïïj лилстстм «I IpHopMK'i-^i.'.^J-Л'.'ИИГ и Прс^Ьтнйчсн л ля ^утреннего поди-тошинН

мир^игь-и объектов испытаний. Для ¡лепнчеивд прОкзМякггеяЫцня^ лопускастса на.пкнмс у^.игкние яйДичеитва рглечтов. Вйамоквр pofí^üiнрйвдо медики v L îywe ML' .фпнкйнйа Tpuffikiiltix llfïhaiàTt^iH получения нитсрнвлоа;

11 КН№Не[^ИСв*Д0ВЛта1Ь I ехнологнческия ОТДЕЛ ДМТП

Приложение 2. Методика получения гетерофазной системы на основе

желатина

Ммлистерсио иа^кл и шс.шрге образований Российской Федераций Финальное [Юсуларс гнен H-.it бюджетное ойрэ»вэтиЛВДДО ^чрсщлсннг (¡йс-шепо |д.1 разоваз I ил Российский кимии'-теяжмю^чнздай уинкре^щт имени Д.И. Мендедеенэ (РХТУ имени ДЙ, Мсндгасева)

ЛАБОРАТОРНАЯ МГГОДИКА ПКХ-1 I ]олучснне г-сгирофатой сисгсми кшап^илздэд «альцлк^вола»

Тиииплгишч-кий дт-ляя ГТНТП

11,Ю, Цыганкоя

1. Введение

Данная методика описывает процесс получения гегерофазной системы «желатин-хлорид кальция-вода».

В методике описаны стадии получения гегерофазной системы «желатин-хлорид кальция-вода», приведен список необходимых материалов и реактивов, представлено описание необходимого оборудования.

2. Продукты получения

Продуктом получения является гетерофазная система «желатин-хлорид кальция-

вода»

3. Область применения

Полученная но данной методике гетерофазная система «желатин-хлорид кальцвя-вола» может быть использована в качестве поддерживающей матрицы для реализации ЗП-печати вязкими материалами.

4. Цель и назначение методики

Целью настоящей методики является пошаговое описание процесса получения гетерофазной системы «желатин-хлорид кальция-вода».

5. Требования к наработке образцов

Необходимо обеспечить периодическое техническое обслуживание оборудования, используемого в процессе приготовления композиции «аэрогель на основе белка -лекарственное средство». Последовательность выполняемых операции должна в полной мерс соответствовать данной методике. Допускается использование только тех реактивов, которые перечислены в пункте «материалы и реактивы» (п. 7 методики}. Используемые материалы должны соответствовать классу ХЧ (химический чистый), если иное не указано в п, 7 данной методики. Используемые реактивы должны иметь этикетки с указанием сведений о наименовании вещества, его концентрации, даты производства и сроков хранения. Должны быть соблюдены основные требования безопасности: во время работы, необходимо надевать лабораторный халат, при работе с реактивами необходимо использовать защитные перчатки и лабораторные очки. К работе допускается персонал, не имеющий противопоказаний по состоянию здоровья и прошедший инструктаж по технике безопасности работы в химической лаборатории, о чем должна иметься запись в соответствующем журнале.

6. Приборы и оборудование

Емкости, весы, магнитная мешалка, нагревательная плита, морозильная камера, холодильная камера, ротор-статорный гомогенизатор, центрифуга.

1. Введение

Данная методика описывает процесс получения гегерофазной системы «желатин-хлорид кальция-вода».

В методике описаны стадии получения гегерофазной системы «желатин-хлорид кальция-вода», приведен список необходимых материалов и реактивов, представлено описание необходимого оборудования.

2. Продукты получения

Продуктом получения является гетерофазная система «желатин-хлорид кальция-

вода»

3. Область применения

Полученная но данной методике гетерофазная система «желатин-хлорид кальцкя-вода» может быть использована в качестве поддерживающей матрицы для реализации ЗП-печати вязкими материалами.

4. Цель и назначение методики

Целью настоящей методики является пошаговое описание процесса получения гетерофазной системы «желатин-хлорид кальция-вода».

5. Требования к наработке образцов

Необходимо обеспечить периодическое техническое обслуживание оборудования, используемого в процессе приготовления композиции «аэрогель на основе белка -лекарственное средство». Последовательность выполняемых операций должна в полной мерс соответствовать данной методике. Допускается использование только тех реактивов, которые перечислены в пункте «материалы и реактивы» (п. 7 методики}. Используемые материалы должны соответствовать классу ХЧ (химический чистый), если иное не указано в п, 7 данной методики. Используемые реактивы должны иметь этикетки с указанием сведений о наименовании вещества, его концентрации, даты производства и сроков хранения. Должны быть соблюдены основные требования безопасности: во время работы, необходимо надевать лабораторный халат, при работе с реактивами необходимо использовать защитные перчатки и лабораторные очки. К работе допускается персонал, не имеющий противопоказаний по состоянию здоровья и прошедший инструктаж по технике безопасности работы в химической лаборатории, о чем должна иметься запись в соответствующем журнале.

6. Приборы и оборудование

Емкости, весы, магнитная мешалка, нагревательная плита, морозильная камера, холодильная камера, ротор-статорный гомогенизатор, центрифуга.

массовая концентрация свинца (РЬ), %, не более 0,05

массовая концентрация цинка (¿а), мг/дм', не более 0,2

массовая концентрация веществ, восстанавливающих КМпСЦО), мг/дм1. не более 0,08

рИ воды 5.4-6.6

хлорид кальция ГОСТ 450-77 ХЧ порошок или гранулы белого цвета

массовая доля хлористого кальция, не менее 90%

Табл ица В-2 - I оксичность, пожаро- и взрывоопасные свойства сырья, полупродуктов.

готового продукта

Наименование сырья, полупродуктов, готового продукта X ара ктер и ст и ка токсичности (воздействие на организм человека) Класс взрывоопасно сти Характеристика пожароопасных свойств

желатин технический индивидуальная ■ непереносимость, аллергические реакции - пожаробезопасен

вода дистиллированн ая безопасна - пожаробезопасен

хлорид кальция безопасен - пожаробезопасен

8. Изложение последовательности операций 8.1 Получение микрочастиц на основе желатина

Соотношения и концентрации всех реагентов при получении микрочастиц на основе желатина приведены в таблице В,3.

Таблица В.З - Соотношения и концентрация всех реагентов при получении

микрочастиц на основе желатина.

Тип желатина № образца Концентрация исходного раствора желатина, масс% рН реакционной среды

Технический ЖУ 4,0 7

Технический Ж2 4,5 7

Технический ЖЗ 5,0 7

а) В стеклянную емкость с дистиллированной водой добавляют хлорид кальция для

достижения концентрации 11мМ, Раствор подвергают перемешиванию на магнитной мешалке в течение 5 минут.

б) К раствору хлорида кальция добавляют порошок желатина для достижения раствора с концентрацией 4,0; 4,5 или 5,0 масс.%. Раствор нагревают до 60°С и одновременно перемешивают на мешалке с подогревом до полного растворения желатина.

в) Раствор желатина замораживают на 10-15 минут до полного застывания.

г) В пластмассовую емкость с дистиллированной водой добавляют хлорид кальция для достижения концентрации ПмМ. Раствор подвергают перемешиванию на магнитной мешалке в течение 5 минут и охлаждают,

д) Полученные растворы желатина и хлорида кальция диспергируют на ротор-статорном гомогенизаторе в течение 90 секунд со скоростью 9000 об/мин.

е) Полученный раствор подвергают центрифугирования в течение 2 минут при скорости 4300 об/мин в заранее охлажденной камере центрифуги.

ж) После осаждения желатина излишек воды сливают, а гетерофазную систему на основе желатина помешают в холодильную камеру.

з) Полученная гетерофазная система может быть использована для проведения процесса ЗВ-печати с использованием вязких «чернил».

9. Требовании к безопасной эксплуатации

Основные свойства реактивов, характеризующие их токсичность и опасность, приведены в таблице В.5. При работе необходимо соблюдать технику охраны труда, работать в лабораторном халате, защитных химических стойких силиконовых перчатках и защитных очках. При работе с легколетучими веществами требуется проведение работ под вытяжкой и обеспечение регулярного проветривания помещения. Отходы химических веществ собираются в специальные емкости, после чего утилизируются в соответствии с установленным порядком.

1 аблица В.5 - Требования к безопасной эксплуатации

Наименование сырья, полупродуктов, готовой продукции (вещества -%масс.), отходов производств Класс опасное ти (ГОСТ 12.1.007 -76) Агрегатное состояние при нормальных условиях Плотное тъ паров газа по воздуху Удельный вес для твердых и жидких веществ в г/см3 Растворим ость в воде, % масс

1 2 3 4 5 6

1. желатин 4 твердое вещество - 1,03 смешивает ся

2.хлорид кальция 3 твердое вещество - 2,15 74,5 г на 100 гН>0

Возможно ли воспламенение или Температура, °С

В'зр возд ыв при ействии ---------------

Воды (да, нет) Кислой среды Кипения Плавления _ 3 V СЧ 1 § О а ч О г га и Воспламенения Врпышкн Начала исзотермическо го разложения

1, нет нет 60 20-31 не определе на не определе на НС определе на не определе

2. нет нет I 935 772 не определе на не определе на не определе на не определе на

Приложение 3. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ