scholarly journals Ιστολογική ανάπτυξη εξατομικευμένου χόνδρινου εμφυτεύματος από ανθρώπινα μεσεγχυματικά βλαστικά κύτταρα λιπώδους ιστού, σε τρισδιάστατο εκτυπωμένο ικρίωμα με χρήση προηγμένων μεθόδων κατασκευής CAD/CAM και βιοαντιδραστήρα

2020 ◽  
Author(s):  
Κωνσταντίνος Θεοδωρίδης
Keyword(s):  
Additive Manufacturing ◽  
3D Printing ◽  
Perfusion Bioreactor ◽  
Micro Ct ◽  
Cad Cam

Στην παρούσα Διατριβή χρησιμοποιήθηκε η τεχνολογία ‘προσθετικής κατασκευής’ (Additive Manufacturing) και συγκεκριμένα η μοντελοποίηση με απόθεση τήξης (FDM) και τρισδιάστατη εκτύπωση (3D printing) για την κατασκευή τρισδιάστατων τυπωμένων ικριωμάτων πολυκαπρολακτόνης διαφορετικών γεωμετρικών πόρων και μικρο-αρχιτεκτονικής δομής. Παρουσιάστηκε μια συγκριτική ανάλυση ανάπτυξης υαλοειδούς χόνδρου από διαφοροποιημένα μεσεγχυματικά κύτταρα προερχόμενα από ανθρώπινο λιπώδη ιστό (hADMSCs) σε τρία διαφορετικά και πρωτότυπα ικριώματα στην εσωτερική δομή τους. Αξιολογήθηκε ο πολλαπλασιασμός των κυττάρων, ο εποικισμός και η διαφοροποίησή τους, σε σχέση με τη δομή του κάθε ικριώματος, καθώς και οι μηχανικές ιδιότητες των τελικών κατασκευών. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε τόσο στην μάκρο- όσο και στην μίκρο-αρχιτεκτονική, για την βέλτιστη χονδρογενή διαφοροποίηση, ως μία σημαντική παράμετρος που δεν έχει μελετηθεί καλά στη βιβλιογραφία. Μεταξύ των τριών ικριωμάτων που δοκιμάστηκαν, το RO45 ήταν ευνοϊκότερο για χονδρογενή διαφοροποίηση, ενώ το 3DHC υποστήριξε καλύτερα τον πολλαπλασιασμό και την διείσδυση των κυττάρων εντός του ικριώματος, παρουσιάζοντας επίσης και τον υψηλότερο ρυθμό αύξησης στις μηχανικές ιδιότητες του τελικού αναγεννημένου χόνδρινου ιστού. Προσδιορίστηκε επίσης το πιο ευνοϊκό περιβάλλον για την ιδανικότερη υποστήριξη του πολλαπλασιασμού και της διαφοροποίησης των κυττάρων. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκε βιοαντιδραστήρας διάχυσης (perfusion bioreactor) που προσελκύει συνεχώς την προσοχή των ερευνητών ως ένα αποτελεσματικό και σύγχρονο εργαλείο στη μηχανική ιστών. Επίσης εφαρμόστηκε ένα φυσικό βιοϋλικό ευρέως διαδεδομένο στην Αναγεννητική Ιατρική, με εξαιρετική βιοσυμβατότητα, βιοαποικοδομησιμότητα και μη τοξικά χαρακτηριστικά. Πρόκειται για το κολλαγόνο, μια δομική πρωτεΐνη με αδιαμφισβήτητα ευεργετικά χαρακτηριστικά. Η μελέτη εκτελέστηκε σε τρισδιάστατα εκτυπωμένα ικριώματα πολυκαπρολακτόνης που παρασκευάστηκαν με τετράγωνους πόρους. Το κολλαγόνο είτε εφαρμόστηκε μεμονωμένα και επικάλυψε τις ίνες του ικριώματος, είτε εφαρμόστηκε ως ένα διάλυμα γέλης κολλαγόνου και κύτταρων που συνολικά διείσδυσε στους πόρους των ικριωμάτων. Χρησιμοποιήθηκαν επιπλέον δύο διαφορετικά μέσα διαφοροποίησης για τον έλεγχο της χονδρογενούς διαφοροποίησης σε όλα τα ικριώματα, σε συνθήκες στατικής και δυναμικής καλλιέργειας με βιοαντιδραστήρες διάχυσης. Στη δυναμική καλλιέργεια, τα κύτταρα στα ικριώματα χωρίς την προσθήκη κολλαγόνου είχαν καλύτερη διείσδυση και πιο ομοιόμορφη κατανομή εντός του ικριώματος. Αυτά δε που συνδυάστηκαν με το μέσο χονδρογενούς διαφοροποίησης βασισμένο στον αυξητικό παράγοντα TGF-β2, έδειξαν επαυξημένη χονδρογενή διαφοροποίηση που οφείλονταν στο ευεργετικό μηχανικό ερέθισμα της δυναμικής καλλιέργειας. Περαιτέρω, μελετήθηκε η αρχική προσκόλληση των κυττάρων στα τρισδιάστατα ικριώματα, για να επιτευχθεί υψηλή πυκνότητα κυττάρων και ακόμη πιο ομοιόμορφη κατανομή κυττάρων, που γενικά θεωρείται μια πρόκληση σε εφαρμογές Ιστομηχανικής. Για τον σκοπό αυτό σχεδιάστηκε, κατασκευάστηκε και μελετήθηκε μια πρωτότυπη συσκευή τρισδιάστατης καλλιέργειας κυττάρων (3D-CD) για στατική καλλιέργεια με γνώμονα τον περιορισμό απώλειας κυττάρων κατά την έγχυση και την διευκόλυνση παροχής θρεπτικών ουσιών. Η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης (3D printing) χρησιμοποιήθηκε τόσο για το ικρίωμα όσο και για την κατασκευή της συσκευής καλλιέργειας. Εκτός από τη δοκιμή της συσκευής, ο σκοπός αυτής της μελέτης ήταν να εκτιμηθούν και να συγκριθούν οι στατικές και δυναμικές μέθοδοι έγχυσης και οι συνθήκες καλλιέργειας των κυττάρων, υπό κανονικές και υποξικές συνθήκες (normoxia and hypoxia) και τα αποτελέσματά τους σε παραμέτρους όπως η αποτελεσματικότητα διασποράς των κυττάρων, η κατανομή των κυττάρων και ο πολλαπλασιασμός των κυττάρων. Η συσκευή καλλιέργειας (3D-CD) βελτίωσε την αποτελεσματικότητα έγχυσης των κυττάρων με σχεδόν μηδαμινή απώλεια κυττάρων και με ομοιόμορφο εποικισμό σε όλες τις ζώνες του ικριώματος, όπως αναδείχθηκε από τις χρησιμοποιούμενες τεχνικές σάρωσης με μικροτομογράφο (micro-CT). Σε επόμενη φάση αξιολογήθηκε η περαιτέρω διαφοροποίηση των μεσεγχυματικών κυττάρων με αυτή την συσκευή και σε συνθήκες νορμοξίας ή υποξίας. Η μέθοδος διαφοροποίησης στην πρωτότυπη συσκευή σε συνδυασμό με τις συνθήκες υποξίας είχε ως αποτέλεσμα την αναγέννηση ιστού χόνδρου με ιδανικά χαρακτηριστικά όπως άφθονη εξωκυττάρια θεμέλια ουσία (ECM) πλούσια σε γλυκοζαμινογλυκάνες και πρωτεογλυκάνες, αλλά επίσης και αρκετά αυξημένη αναλογία σε κολλαγόνο τύπου ΙΙ έναντι του κολλαγόνου τύπου Ι, όπως και στο φυσιολογικό υαλοειδή χόνδρο. Τέλος, αξίζει να σημειωθεί ότι οι μηχανικές ιδιότητες που προέκυψαν μπορούν να αντέξουν ακόμη και τις πιο ακραίες συνθήκες της καθημερινής καταπόνησης των αρθρώσεων.

scholarly journals Influence of Conventional, CAD-CAM, and 3D Printing Fabrication Techniques on the Marginal Integrity and Surface Roughness and Wear of Interim Crowns

2021 ◽  
Vol 11 (19) ◽  
pp. 8964
Author(s):  
Nada Aldahian ◽  
Rawaiz Khan ◽  
Mohammed Mustafa ◽  
Fahim Vohra ◽  
Ali Alrahlah
Keyword(s):  
Surface Roughness ◽  
3D Printing ◽  
Pearson Correlation ◽  
Physical Property ◽  
Mean Value ◽  
Surface Wear ◽  
Micro Ct ◽  
Marginal Integrity ◽  
Cad Cam ◽  
Ct Analysis

The aim is to assess the influence of fabrication techniques—conventional (CN), CAD-CAM (CC), and 3D printing (3D)—on the marginal fit, adaptation, surface roughness, and wear of interim restorations of crowns. Thirty interim crowns were fabricated using CN, CC, and 3D techniques. Sixty discs were fabricated to evaluate surface wear and surface roughness properties, with 10 disc samples in each group (n = 10). Internal adaptation and marginal integrity of interim crowns were analyzed with micro CT to detect microgaps at selected points. Average surface micro-roughness (Ra) was calculated in micrometers (μm) using an optical non-contact surface microscope under cyclic loading. Surface wear was evaluated by surface area measurements (mm3) using a micro CT. Analysis of variance (ANOVA) and Tukey’s post hoc comparison tests with Pearson correlation were performed for data analysis. The highest adaptation means were for CN (269.94 ± 64 μm), and the lowest mean value was observed for 3D (197.82 ± 11.72 μm) crowns. CN and CC specimens showed comparable adaptation (p > 0.05), which were significantly higher (p < 0.05) than 3D crowns. CN crowns showed significantly higher marginal misfit compared to 3D (p < 0.05) and CC (p < 0.05) crowns. The highest mean surface roughness was observed in the 3D crowns (5.61 ± 0.33 µm), whereas the lowest was found in CC crowns (3.28 ± 0.34 µm). Better restoration Ra was observed using the CC method followed by CN. CN had the highest wear (17.79 ± 2.78 mm3), and the lowest wear was observed in the 3D (10.81 ± 2.00 mm3) specimen. Low surface wear was observed using 3D printing, followed by CN and CC techniques. The printed specimen showed comparable outcomes to CAD-CAM restoration; however, they were better than CN restoration. A positive correlation between adaptation and surface roughness was observed, indicating an effect of the fabrication technique on material physical property.

Preliminary Studies on Citotoxicity and Genotoxicity Assessment of the PMMA-TiO2 Nanocompozites for Stereolithographic Complete Dentures Manufacturing

2018 ◽  
Vol 69 (5) ◽  
pp. 1160-1165 ◽  
Author(s):  
Eugenia Eftimie Totu ◽  
Corina Marilena Cristache ◽  
Ibrahim Isildak ◽  
Ridvan Yildirim ◽  
Mihai Burlibasa ◽  
...  
Keyword(s):  
Staphylococcus Aureus ◽  
Antibacterial Activity ◽  
Additive Manufacturing ◽  
3D Printing ◽  
Methyl Methacrylate ◽  
Inhibitory Action ◽  
Bacterial Species ◽  
Complete Dentures ◽  
Cad Cam ◽  
Good Biocompatibility

The aim of the present study was to characterize and preliminary assess the cytotoxicity and genotoxicity of different PMMA-TiO2 nanocomposites suitable to be used for two-parts stereolithographic complete denture manufacturing. In order to improve mechanical and antibacterial characteristics of the materials for 3D printing dentures, two matrix materials consisting in commercially available solutions of poly(methyl methacrylate) (PMMA), referred as dent-PMMA respectively base-PMMA, have been doped with different amount of TiO2 nanoparticles: 0.4, 0.6, 1.0, and 4.0% by weight. The obtained nanocomposites were structural characterized and assessed for antibacterial activity, cytotoxicity and genotoxicity. The newly obtained nanocomposites presented a good inhibitory action against the considered bacterial species-Staphylococcus aureus, good biocompatibility under 4.0% by weight. The results of the preliminary studies on cytotoxicity and genotoxicity assessment recommends the use of 0.4% TiO2 dent-PMMA and base-PMMA for CAD/CAM additive manufacturing of two-parts complete dentures/overdentures.

Comparative characteristics of provisional crowns made by CAD/CAM milling and 3D printing

2020 ◽  
pp. 45-49
Author(s):  
A.V. Stomatov ◽  
D.V. Stomatov ◽  
P.V. Ivanov ◽  
V.V. Marchenko ◽  
E.V. Piitsky ◽  
...  
Keyword(s):  
3D Printing ◽  
Good Alternative ◽  
Digital Model ◽  
Dental Practice ◽  
Production Methods ◽  
Automated Production ◽  
3D Printing Technology ◽  
Cad Cam ◽  
Milling Method ◽  
Technology Comparison

In this work, the authors studied and compared the two main methods used in dental practice for the automated production of orthopedic structures: the widely used CAD / CAM milling method and the 3D printing technology. As an object of research, temporary crowns were used, which were made on the basis of the same digital model: a) by the method of CAD / CAM milling from polymethylmethacrylate disks; b) by 3D printing from photopolymer resin based on LCD technology. Comparison of production methods and finished designs was carried out according to the following characteristics: strength, durability, aesthetic qualities, accuracy of orthopedic designs, etc. According to the results of the study, it was concluded that 3D printing can be a good alternative to CAD / CAM milling in solving problems of temporary prosthetics.

scholarly journals Efficient 3D printing via photooxidation of ketocoumarin based photopolymerization

2021 ◽  
Vol 12 (1) ◽  
Author(s):  
Xiaoyu Zhao ◽  
Ye Zhao ◽  
Ming-De Li ◽  
Zhong’an Li ◽  
Haiyan Peng ◽  
...  
Keyword(s):  
Additive Manufacturing ◽  
3D Printing ◽  
Visible Light ◽  
Light Exposure ◽  
Three Dimensional ◽  
3D Printer ◽  
Light Penetration ◽  
Viable Solution

AbstractPhotopolymerization-based three-dimensional (3D) printing can enable customized manufacturing that is difficult to achieve through other traditional means. Nevertheless, it remains challenging to achieve efficient 3D printing due to the compromise between print speed and resolution. Herein, we report an efficient 3D printing approach based on the photooxidation of ketocoumarin that functions as the photosensitizer during photopolymerization, which can simultaneously deliver high print speed (5.1 cm h−1) and high print resolution (23 μm) on a common 3D printer. Mechanistically, the initiating radical and deethylated ketocoumarin are both generated upon visible light exposure, with the former giving rise to rapid photopolymerization and high print speed while the latter ensuring high print resolution by confining the light penetration. By comparison, the printed feature is hard to identify when the ketocoumarin encounters photoreduction due to the increased lateral photopolymerization. The proposed approach here provides a viable solution towards efficient additive manufacturing by controlling the photoreaction of photosensitizers during photopolymerization.

Fused Filament Fabrication 3D Printed Polylactic Acid Electroosmotic Pumps

Lab on a Chip ◽  
2021 ◽  
Author(s):  
Liang Wu ◽  
Stephen Beirne ◽  
Joan-Marc Cabot Canyelles ◽  
Brett Paull ◽  
Gordon G. Wallace ◽  
...  
Keyword(s):  
Additive Manufacturing ◽  
3D Printing ◽  
Polylactic Acid ◽  
Fused Filament Fabrication ◽  
Flexible Approach ◽  
Electroosmotic Pump ◽  
3D Printed ◽  
Electroosmotic Pumps

Additive manufacturing (3D printing) offers a flexible approach for the production of bespoke microfluidic structures such as the electroosmotic pump. Here a readily accessible fused filament fabrication (FFF) 3D printing...

3D Printing of Biphasic Inks: Beyond Single-Scale Architectural Control

2021 ◽  
Author(s):  
Gianluca Cidonio ◽  
Marco Costantini ◽  
Filippo Pierini ◽  
Chiara Scognamiglio ◽  
Tarun Agarwal ◽  
...  
Keyword(s):  
Additive Manufacturing ◽  
3D Printing ◽  
Disruptive Technology ◽  
Main Research ◽  
Single Scale

To date, Additive Manufacturing (AM) has come to the fore as a major disruptive technology embodying two main research lines - developing increasingly sophisticated printing technologies and new processable materials....

scholarly journals Rapid fabrication of MOF-based mixed matrix membranes through digital light processing

2021 ◽  
Author(s):  
Alexey Pustovarenko ◽  
Beatriz Seoane ◽  
Edy Abou-Hamad ◽  
Helen E King ◽  
Bert Weckhuysen ◽  
...  
Keyword(s):  
Additive Manufacturing ◽  
3D Printing ◽  
Processing Speed ◽  
Mixed Matrix Membranes ◽  
Scientific Interest ◽  
Mixed Matrix ◽  
Digital Light Processing ◽  
Additive Manufacturing Technology ◽  
Rapid Fabrication ◽  
Manufacturing Methods

3D printing, also known as additive manufacturing technology, has greatly expanded across multiple sectors of technology replacing classical manufacturing methods by combining processing speed and high precision. The scientific interest...

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document