Forscher entwickeln preiswerte Elektrospray/Elektrospinnanlagen mit 3D-Druck

Forscher der Universität Edinburgh in Schottland haben mithilfe des 3D-Drucks ein kostengünstiges Elektrospray/Elektrospinngerät für biomedizinische Anwendungen hergestellt.

Sowohl die Elektrospray- als auch die Elektrospinntechnologie werden häufig in der Pharmazie, im Gesundheitswesen und in der Biotechnik eingesetzt. Obwohl unterschiedliche Techniken eingesetzt werden, verwenden sowohl Elektrospray- als auch Elektrospinnmethoden analoge Technologien für die Herstellung von Nanostrukturen. Das Elektrospinnen ermöglicht die Herstellung von Polycaprolactonfasern mit Durchmessern in der Größenordnung von einigen hundert Nanometern. Elektrospray-Ionisation (ESI) hingegen wird zur Herstellung von Nanosphären und Nanopartikeln verwendet. Eine typische Labor-Elektrospinnanlage kann jedoch sowohl den Elektrospray- als auch den Elektrospinnmodus beherrschen.

Als Teil der School of Engineering, Institute for Materials and Processes an der Universität Edinburgh, stellten die Forscher fest, dass die kommerzielle Konfiguration für Elektrospray- und Elektrospinnverfahren zwischen $17.000 und $300.000 USD kosten kann, obwohl sie relativ einfach zu erstellen ist. Daher haben viele Forscher auf unsichere, selbstgemachte Lösungen zurückgegriffen. Als mögliche Antwort haben die Forscher ein FDM-3D-Druckverfahren entwickelt, das die Herstellung einer sicheren, modularen Elektrospray-/Elektrospinnanlage ermöglicht.

Der Aufbau wurde modular konzipiert, sodass die Teile leicht ausgetauscht werden können. Das Design sorgt für einen sicheren Aufbau und stellt sicher, dass die Benutzer nicht den Hochspannungsteilen des Aufbaus ausgesetzt sind. Für den 3D-Druck wurden PLA, PVA und ein thermoplastisches Elastomer-Filament verwendet. Die Kosten für das Filament beliefen sich auf 100 USD und die Anlage wurde in 6 Tagen gedruckt.

Die Forscher nutzen für den Druck einen Ultimaker 3 FDM 3D-Drucker mit zwei Druckköpfen, und das PVA wurde als wasserlösliche Trägerstruktur verwendet. Der Endteil des Aufbaus verfügte über mehrere Gaskanäle, die einen gleichmäßigen Gasstrom entgegen der Richtung der Nanopartikel/Nanofasern ermöglichten, wodurch der Trocknungsprozess durch Erhöhung der Verdampfungsrate verbessert wurde. Der Aufbau wurde sowohl im Elektrosprüh- als auch im Elektrospinnmodus erfolgreich getestet. Sowohl die .sldprt- als auch die .stl-Datei haben die Entwickler zum kostenlosen Download zur Verfügung gestellt.

Die komplette Arbeit unter dem Titel “Low-cost FDM 3D-printed modular electrospray/electrospinning setup for biomedical applications” kann hier abgerufen werden.