以材料染色改善光固化PCL-DA/PEG-DA支架精度之研究｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	魏廷宇 Ting-yu Wei
論文名稱：	以材料染色改善光固化PCL-DA/PEG-DA支架精度之研究 Study on improving the accuracy of photo-cured PCL-DA/PEG-DA scaffold by coloring the material
指導教授：	鄭逸琳 Yih-lin Cheng
口試委員:	何明樺 Ming-Hua Ho 江偉宏 Wei-Hung Chiang
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工程學院 - 機械工程系 Department of Mechanical Engineering
論文出版年：	2016
畢業學年度：	104
語文別：	中文
論文頁數：	123
中文關鍵詞：	積層製造、PCL 、PEG-diacrylate 、顏料、染料、分散劑
外文關鍵詞：	Additive Manufacturing, PCL, PEG-diacrylate, Pigment, Dye, Dispersant
相關次數：	點閱：462 下載：3
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組織工程支架PCL-DA+PEG-DA因為透明材料有透光性，以往均會遇到光穿透導致過固化，以及使用丙酮造成的光固化支架收縮問題。而在先前研究有顯示利用支架染色的方式能改善光穿透之問題。因此本研究尋找市售的無毒性染料及顏料來取代原先的油墨染料，應用於組織工程支架的製作，並以對於組織工程支架的細胞貼附狀況為依據判別其生物相容性是否良好，其於組織工程上的應用價值。同時採以加熱至熔點的方式，使PCL-DA熔化與PEG-DA混合，取代加入丙酮混合的方式，解決丙酮於光固化材料時造成的收縮問題。且因需加熱熔化，故於原先DLP動態式光罩系統內架設一材料槽與溫控模組，達到可加工溫度的目的。
而本研究最後成功使用無毒苯二甲藍素顏料搭配120kHz高頻率超音波振盪與超分散劑SOLSPERSETM17000的應用，採用物理加化學分散的方式將顏料粒子大小降低至10μm，染色混合於材料體系內，並以光穿透能量量測，調配最佳染色濃度至2%進行光固化多層疊層，最後以顯微鏡進行支架尺寸量測確認其精度誤差相較於未染色的20%誤差，精度準確控制於5%以內，並以MTT驗證其應用於生物體內並無明顯毒性。

Tissue engineering scaffolds of PCL-DA and PEG-DA will have the over-curing problem when encountering light transmission, because their transparent materials have the feature of optical transmittance. Also, the usage of acetone leads to shrinking problems of photocuring scaffolds. The previous studies have shown that method of scaffold dyeing can improve the problem of light transmission. Therefore, this paper tries to use non-toxic dyes and pigments to replace the original ink dye for the application to fabricate tissue engineering scaffolds, as well as to determine whether the biocompatibility is good based on the cell attached condition for the applied value of tissue engineering. Meanwhile, PCL-DA is melted by heating to melting point in order to mix with PEG-DA instead of adding acetone to solve the shrinking problem caused by acetone in light curing materials. Additionally, due to demands for heating and melting, we set up a material tank and the temperature controlling module in the original DLP dynamic photomask system to achieve the purpose of processable temperature.
In this study, we using the non-toxic phthalocyanine blue pigment preparation by high-frequency ultrasonic oscillations of 120 kHz with hyperdispersants of SOLSPERSETM17000. We utilize physical with chemical dispersing methods to grind the pigment particle size to 10μm. And dyeing is mixed in the material system and measured by the energy of light transmission to choose the best dyeing concentration of 2% to photocuring multilayered scaffolds. In the end, a microscope is used to measure the dimension of scaffold to make sure its accuracy error compared with that on the unstained of 20% as well as the precision accuracy controlled within 5%, and MTT is used to validate that there is no obvious toxicity of its application in an organism.

第一章 緒論	1
1 前言	1
2 研究動機與目的	2
3 研究方法	3
4 論文架構	4
第二章 文獻探討	5
1 組織工程(TISSUE ENGINEERING)介紹	5
1.1 支架材料之特性	9
1.2 高分子生醫材料	11
2 應用快速原型技術製造組織工程支架	13
2.1 快速原型加工原理	14
2.2 快速原型技術應用於組織工程支架之製造	15
3 應用染色的相關探討	23
第三章 DLP系統與溫控模組介紹	25
1 生醫動態光罩RP系統	25
1.1 光罩系統優勢與差別	26
1.2 下照式動態光罩RP系統	27
1.3 動態光罩控制軟體	28
1.4 動態光罩產生器	30
2 溫控模組	37
2.1 加熱元件	38
2.2 溫控及檢測元件	39
2.3 溫控模組裝置測試	39
2.4 材料槽設計	40
第四章 材料合成與染色分散性質介紹	42
1 實驗藥品與設備原料與藥品	42
2 材料系統介紹與合成材料方式	43
2.1光聚合生醫材料	44
2.2 PCL-DA	45
2.3 PEG-DA	47
2.4 光起始劑TPO	48
2.5 超分散劑(Hyperdispersant)	49
2.6 混合材料方式	50
3 染色的探討	53
3.1 染料介紹	54
3.2 顏料介紹	58
4 分散體系	61
4.1 化學分散	61
4.2 物理分散	64
第五章 分散測試與成型性	67
1 分散劑測試結果	67
2 超音波測試結果	71
3 染色濃度測試	78
4 材料疊層精度測試	81
5 改善孔隙支架的效果	86
6 MTT細胞活性測試	89
6.1 細胞培養生長情況	90
6.2 生物毒性測試	92
第六章 結論與未來研究方向	100
1 結論	100
2 未來展望	102
參考文獻	103

                                

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【29】http://www.chitec.com/english/tpo.php?gclid=Cj0KEQiA496zBR Doi5OY3p2xmaUBEiQArLNnK_Ww_JBrbjSiy3vhW9HW3dqo4TSepNq7eVGueM1peGcaAkeN8P8HAQ
【30】http://coatings.specialchem.com/product/a-lubrizol-solsperse-1700 0
【31】http://s-sunbio.en.alibaba.com/product/60245570385-801547825/ Gardenia_blue_powder_for_food_colorant_organic_gardenia_blue_powder.html
【32】http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/m6900?lang= en®ion=TW
【33】http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/546682?lan g=en®ion=TW
【34】https://www.youtube.com/watch?v=G30kw533mPY&index=2&lis t=PLZE87uXnozrR5NeeJNJD8_GC4u9Z1XzdV
【35】http://www.aaultrasoniccleaners.com/ultrasonic.htm
【36】http://watersound.com.tw/product/showproduct.php?id=19

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