材料沉积喷墨打印及
涂层系统解决方案

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基于Inkjet、EHD、Ultra-sonic等技术的纳米材料沉积喷墨打印和表面涂层知识。

<p>使用Inkjet喷墨打印技术,通过以点成线,线成面的方式,将微液滴(皮升量级)进行分配,从而达到精密镀膜或喷涂打印的效果。</p><p>这种方式打印出的膜有一致性好,边沿整齐,膜厚均匀等特点。</p><p>基于稳定、可控的液滴发生机构,结合高精度的运动平台和程序,能够将多种溶液快速,准确的进行分配,</p><p>使点成线,线成面进行镀膜,膜厚等都可通过调节参数进行控制。</p><p>使用Ultra-sonic超声雾化喷涂技术,适用于支架、球囊、导管、导丝、骨钉等喷涂。</p>

镀膜/涂层打印

使用Inkjet喷墨打印技术,通过以点成线,线成面的方式,将微液滴(皮升量级)进行分配,从而达到精密镀膜或喷涂打印的效果。

这种方式打印出的膜有一致性好,边沿整齐,膜厚均匀等特点。

基于稳定、可控的液滴发生机构,结合高精度的运动平台和程序,能够将多种溶液快速,准确的进行分配,

使点成线,线成面进行镀膜,膜厚等都可通过调节参数进行控制。

使用Ultra-sonic超声雾化喷涂技术,适用于支架、球囊、导管、导丝、骨钉等喷涂。

典型案例

  • ▲ 心血管支架药物喷涂

    采用MicroFab Inkjet喷墨打印装置和方法,使用非诺贝特、专有聚合物和药物包覆心血管支架,在按需滴式喷射模式下进行打印,即流体保持在环境压力下,使用压电换能器进行液滴发生。喷墨打印完成后,采用紫外分光光度法测定支架的载药效率、药物喷射后的质量和释放动力学,并采用高效液相色谱法进行验证。结果表明,支架管显示100%的捕获效率,支架在137mmol/l剂量时效率可达到91%,与传统的喷雾雾化相比,效率提高了十倍多。因此,MicroFab喷墨打印装置和方法可有效提高载药效率,有望成为许多昂贵药物喷涂的方法。(量产)

  • ▲ 心血管支架药物喷涂

    采用Ultra-sonic超声雾化喷涂技术,在冠脉支架上喷涂药物。(量产)

  • ▲ 药物球囊喷涂

    采用Ultra-sonic超声雾化喷涂技术,喷涂药物球囊。(量产)

  • ▲ 药物导管喷涂

    采用Ultra-sonic超声雾化喷涂技术,喷涂导管。(量产)

  • ▲ 可生物降解金属-聚合物复合支架

    可生物降解的冠状动脉支架有望消除血管重塑后永久植入材料的不良事件。生物可腐蚀金属和可生物降解聚合物都已尝试作为新一代支架的基质。复旦大学相关研究团队在“可生物降解金属-聚合物复合支架在第一次和第二次植入猪冠状动脉后的长期疗效”的研究中,利用金属-聚合物复合材料结合金属的高机械强度和聚合物可调节降解速率的优点制备了可生物降解支架。在铁表面涂覆(RUIDU超声雾化喷涂系统)聚乳酸(PLA)后,由于PLA水解等导致局部pH值降低,铁的降解明显加速。研究团队将金属-聚合物复合支架(MPS)植入猪动脉并以相应的金属支架(MBS)作为对照检查其在体内的降解。在本研究中,MPS的整体尺寸为Φ3.0x18mm2。利用数码相机和扫描电子显微镜(SEM)观察所得MPS的大体和局部形貌。在上图(a)中显示了MPS扩张前后的照片,可以看到支架一侧有一个不透光的金标记(另一个在背面)。上图(a)也展示了气球的膨胀照片。更详细的MPS结构从上图(b)的SEM图像中反映出来。细细的支柱、树冠和链接清晰可见。SEM图像还表明,聚合物涂层具有良好的力学性能,可以防止膨胀后的涂层破裂或脱落。(2020)

  • ▲ 可生物降解金属-聚合物复合支架

    坚固且可生物降解的材料是开发用于介入治疗的下一代医疗器械的关键。聚乳酸 (PLA) 等可生物降解的聚合物具有可控的降解特性,但其机械强度远低于某些金属材料(如铁);另一方面,将铁的腐蚀速率调整到适合生物医学应用的时间范围一直是一个挑战。复旦大学相关研究团队通过结合PLA涂层,在临床所需的时间范围内实现了体内铁支架的完全腐蚀,这为称为金属-聚合物复合支架的下一代可生物降解冠状动脉支架提供了一种新的生物材料类型。PLA涂层(RUIDU超声雾化喷涂系统)加速铁腐蚀的潜在机制仍然是一个开放的基本话题。在此处,研究团队在仿生体外条件下研究了PLA涂层下铁片的腐蚀机制。计算Pourbaix图(电位与pH值)以呈现仿生水介质中铁腐蚀的热力学驱动力。应用电化学方法跟踪动态腐蚀过程并检查影响铁腐蚀的各种潜在线索。目前的工作表明,PLA涂层对铁腐蚀的加速主要是由于PLA水解降低了局部pH值,以及减轻了聚合物涂层对钝化层的沉积。计算Pourbaix图(电位与pH值)以呈现仿生水介质中铁腐蚀的热力学驱动力。应用电化学方法跟踪动态腐蚀过程并检查影响铁腐蚀的各种潜在线索。目前的工作表明,PLA涂层对铁腐蚀的加速主要是由于PLA水解降低了局部pH值,以及减轻了聚合物涂层对钝化层的沉积。计算Pourbaix图(电位与pH值)以呈现仿生水介质中铁腐蚀的热力学驱动力。应用电化学方法跟踪动态腐蚀过程并检查影响铁腐蚀的各种潜在线索。目前的工作表明,PLA涂层对铁腐蚀的加速主要是由于PLA水解降低了局部pH值,以及减轻了聚合物涂层对钝化层的沉积。(2018)

  • ▲ 气管支架镁合金聚合物涂层喷涂

    在“Direct Writing of Polymeric Coatings on Magnesium Alloy for Tracheal Stent Applications”的研究中,北卡罗莱纳农工州立大学相关研究团队研究了在镁合金表面沉积多层可生物降解聚合物涂层的直写喷墨方法(使用定制的直写喷墨装置MicroFab Jetlab®4)。对聚乳酸-乙醇酸共聚物 (PLGA)、聚己内酯 (PCL) 和聚酯氨基甲酸酯脲 (PEUU) 涂层进行了浸泡研究,以根据不同样品的不同降解特性确定其腐蚀行为。使用电感耦合等离子体光谱,从聚合物涂层样品中观察到镁离子浓度的降低,这表明与未涂层的镁基材相比,腐蚀速率较低。通过分别评估炎症和毒性的关键生物标志物环氧合酶 2 (COX-2) 和乳酸脱氢酶 (LDH),研究结果还显示了镁离子的释放与完全分化的正常人支气管上皮 (NHBE) 细胞的健康之间的相关性. COX-2 基因表达的诱导与镁暴露的增加成正比。此外,基于 NHBE 细胞的良好响应,未包覆和 PCL 聚合物包覆样品释放的较高镁含量导致 LDH 活性降低。 PEUU 和 PLGA 聚合物涂层提供了良好的阻隔层腐蚀保护。本研究评估候选聚合物涂层作为治疗剂和阻隔层的来源,以控制用于气管应用的镁合金的腐蚀。(上左图:环氧树脂浇注镁合金的沉积模式示意图,单个涂层由沉积光栅图案的液滴组成,以形成重叠的线图案,以均匀地涂覆样品的所需基材区域;上右图:在不同的时间点,涂覆PCL聚合物的样品在Mg-NHBE细胞界面上有气体释放。)(2014)

  • ▲ 黑色素纳米颗粒薄膜

    黑色素是一种由黑色素细胞产生的天然生物色素,可以在大多数生物体中找到。黑色素独特的物理和化学特性使其可用于多种应用,尤其是那些需要生物相容性功能材料的应用。相关研究团队介绍了一项可以利用黑色素的重要技术:就生物相容性基质而言的药物递送系统。然而,从不同的生物来源中提取黑色素既昂贵又耗时,并且在化学结构、性质和功能方面引入了可变性。因此,使用生物提取的黑色素很难实现功能可重现的系统。在合成黑色素纳米颗粒的喷墨打印作为药物制剂的生物相容性基质的研究中,研究人员报告了可控均匀尺寸和化学特性的黑色素纳米颗粒的合成。通过光学共焦光致发光(PL)成像、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和Zeta电位法表征合成纳米粒子的光学、化学和结构特征。黑色素纳米颗粒具有100nm的尺寸和窄的尺寸分布。与本体颜料相比,纳米颗粒结构的优势在于其增强的表面积与体积比,这对于控制微观表面积至关重要的应用非常重要。使用喷墨打印技术(MicroFab Jetlab喷墨打印系统),研究人员开发了墨水浪费少的黑色素薄膜,并在其中加载了亚甲蓝(研究团队的代表药物),以测试黑色素纳米颗粒的载药能力。喷墨打印使他们能够创建具有精确沉积和少墨水浪费的光滑均匀薄膜。光谱分析证实了“药物”作为基质附着在黑色素纳米颗粒上。因此,研究人员的数据将黑色素识别为可集成到药物释放应用中的材料系统。(上图为载药前后喷墨打印和滴注法制备的黑色素纳米颗粒基薄膜的特性。(a)黑色素纳米颗粒薄膜在加载药物前后的紫外至近红外光吸收。研发人员使用亚甲蓝(MB)作为模型药物。MB在618nm和670nm处的特征吸收峰叠加在黑色素的宽带吸收上,证实了药物的成功加载。(b)薄膜照片也清楚地证实了载药量。黑色素膜的特点是呈褐色,而加载MB的黑色素膜呈蓝色。喷墨打印技术制备的薄膜的质量会影响需要均匀沉积方法的可靠药物输送系统的制造。如图所示,喷墨打印的黑色素和加载MB的黑色素薄膜明显比其他技术制备的薄膜更均匀。)

  • ▲ 药物洗脱人工晶状体(IOL)

    白内障是导致视力障碍的主要原因,而后囊膜混浊(PCO)是现代白内障手术最常见的远期并发症,可导致术后严重的视力障碍。生长因子和细胞因子刺激残留晶状体上皮细胞(LECs)的增殖、迁移和上皮间质转化(EMT)是PCO发生发展的关键病理机制。浙江大学相关研究团队在“溴芬酸缓释药物洗脱人工晶状体治疗后囊膜混浊”的研究中,表明,非甾体抗炎药(NSAID)溴芬酸能够有效抑制细胞迁移、EMT标志物的过度表达,如纤连蛋白(FN)、基质金属蛋白酶2(MMP2)、α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)和转录因子Snail,体外。溴芬酸对 TGF-β2 诱导的 EMT 的抑制作用也在使用人前囊的原代晶状体上皮细胞模型上得到验证。此外,基于超声波喷雾技术(RUIDU 超声雾化喷涂系统),研究团队开发了一种药物洗脱人工晶状体(IOL),该人工晶状体使用具有持续溴芬酸释放能力的聚乳酸-乙醇酸共聚物 (PLGA) 来预防PCO的发展。在兔白内障手术模型中,溴芬酸洗脱人工晶状体表现出显着的PCO预防和炎症抑制作用,具有优异的生物相容性。总之,溴芬酸可通过ERK/GSK-3β/Snail 信号传导抑制TGF-β2诱导的细胞迁移和LEC的EMT。本研究提供了一种通过基于PLGA的药物缓释IOL预防PCO的新方法。(2021)

  • ▲ 在ITO/玻璃上喷墨打印有机光伏器件

    低成本太阳能电池的Drop-on-Denand喷墨打印。完整的有机光伏器件是在25平方毫米的 ITO/玻璃基板上制造的。 通过在ITO上沉积SiO绝缘层以定义3mm宽的中心带来执行器件区域的图案化。5x20mm的PEDOT贴片打印在3mm宽的ITO/玻璃中央条上。在PEDOT上,打印了聚合物-富勒烯 (P3HT:C60) 混合物。然后在NREL上沉积铝阴极以定义0.45cm^2的器件面积。 器件在AM1.5模拟太阳光照下的J-V特性被表征。打印后器件的层,但没有铝阴极。上图左侧显示了一个完整的ITO/玻璃上的太阳能电池器件,其阴极作为背电极。上图右侧是打印的器件的一部分,不同重叠的俯视图。

  • ▲ 石墨烯薄膜(锂电池高性能负极)

    相关研究人员报告了使用溶剂剥离的石墨烯纳米片和用纳米片在绿色溶剂(即乙醇)和乙基纤维素(作为稳定剂)中制备的相关可打印油墨,通过喷墨打印(备了一个直径为80μm压电喷头的Jetlab®4喷墨打印系统)在不同基材上制造大面积连续石墨烯薄膜。打印的薄膜在Ar中进行热退火以提高导电性并嵌入明确的孔隙率。薄层电阻随着打印层数的增加而降低,在8个打印周期后达到0.15 kΩ/sq的低值。当打印在铜箔上并直接作为锂离子电池的潜在负极进行测试时,基于经典锂嵌入/脱嵌和表面电荷存储的双重贡献,在0.1C下可以获得942mAh/g的高可逆锂存储容量。纳米尺寸和多孔性质有助于后者,这也导致了良好的倍率性能,在5C下达到上述可逆容量的40%。此外,即使在相当于2C的相当高的电流密度下,电极在100次循环后仍可保持初始可逆容量的87%。总体而言,喷墨打印的石墨烯薄膜本身是锂离子电池的一种很有前途的负极,其开发可能有助于各种重要应用,包括柔性设备和储能系统。

  • 骨科植入物喷涂

    骨钉等。

  • 采血管喷涂

    注射器、采血管等。

  • 人工血管喷涂

    超声雾化喷涂、电喷雾等。

  • 织物喷涂

    超疏水涂层、抗菌涂层、防水防油涂层、阻燃涂层等。

  • 颅内支架喷涂

    采用Inkjet喷墨打印技术或Ultra-sonic超声雾化喷涂技术。