3D printing of hydrogels: Rational design strategies and emerging biomedical applications
3D printing alias additive manufacturing can transform 3D virtual models created by computer-aided design (CAD) into physical 3D objects in a layer-by-layer manner dispensing with conventional molding or machining. Since the incipiency, significant advancements have been achieved in understanding the process of 3D printing and the relationship of component, structure, property and application of the created objects. Because hydrogels are one of the most feasible classes of ink materials for 3D printing and this field has been rapidly advancing, this Review focuses on hydrogel designs and development of advanced hydrogel-based biomaterial inks and bioinks for 3D printing. It covers 3D printing techniques including laser printing (stereolithography, two-photon polymerization), extrusion printing (3D plotting, direct ink writing), inkjet printing, 3D bioprinting, 4D printing and 4D bioprinting. It provides a comprehensive overview and discussion of the tailorability of material, mechanical, physical, chemical and biological properties of hydrogels to enable advanced hydrogel designs for 3D printing. The range of hydrogel-forming polymers covered encompasses biopolymers, synthetic polymers, polymer blends, nanocomposites, functional polymers, and cell-laden systems. The representative biomedical applications selected demonstrate how hydrogel-based 3D printing is being exploited in tissue engineering, regenerative medicine, cancer research, in vitro disease modeling, high-throughput drug screening, surgical preparation, soft robotics and flexible wearable electronics. Incomparable by thermoplastics, thermosets, ceramics and metals, hydrogel-based 3D printing is playing a pivotal role in the design and creation of advanced functional (bio)systems in a customizable way. An outlook on future directions of hydrogel-based 3D printing is presented.
روش‌های طراحی منطقی: استراتژی‌های طراحی منطقی و ظهور کاربردهای پزشکی
چاپ ۳ بعدی با استفاده از تولید افزایشی می‌تواند سه مدل مجازی سه‌بعدی ایجاد کند که توسط طراحی با کمک کامپیوتر (CAD)در یک روش لایه به لایه به صورت لایه به لایه فیزیکی و یا ماشین کاری توزیع می‌شود. از آن زمان پیشرفت‌های قابل‌توجهی در درک فرآیند چاپ سه‌بعدی و رابطه اجزا، ساختار، دارایی و کاربرد اشیا ایجاد شده به دست آمده‌است. به دلیل اینکه hydrogels ها یکی از رایج‌ترین رده‌های مواد مرکب برای چاپ ۳ بعدی هستند و این زمینه به سرعت در حال پیشرفت است، این بررسی بر طراحی محصول جانبی و توسعه of biomaterial advanced و bioinks برای چاپ ۳ بعدی تمرکز دارد. این روش شامل تکنیک‌های چاپ سه‌بعدی شامل چاپ لیزری (stereolithography، polymerization دو فوتون)، فرآیند چاپ (طرح ۳ بعدی، نوشتن متن مستقیم)، چاپ inkjet، چاپ سه‌بعدی و ۴ D bioprinting می‌باشد. این روش یک مرور کلی و بررسی جامع از خواص مواد، مکانیکی، فیزیکی، شیمیایی و زیستی of برای فراهم کردن طراحی‌های سازگار با محصول پیشرفته برای چاپ سه‌بعدی فراهم می‌کند. دامنه پلیمرهای میله‌ای که تحت پوشش قرار می‌گیرند شامل biopolymers، پلیمرهای مصنوعی، نانوکامپوزیت پلی مر، پلیمرها، پلیمرهای کاربردی و سیستم‌های دارای بار سلولی است. نماینده کاربردهای زیست پزشکی انتخابی نشان می‌دهد که چگونه چاپ سه‌بعدی مبتنی بر محصول در مهندسی بافت، پزشکی احیا کننده، تحقیقات سرطان، مدل‌سازی بیماری در آزمایشگاه، آماده‌سازی جراحی، رباتیک نرم و الکترونیک پوشیدنی مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد. چاپ ۳ D مبتنی بر thermoplastics، thermosets، سرامیک و فلزات، نقشی محوری در طراحی و ایجاد سیستم‌های عملکردی پیشرفته (بیو)در یک روش قابل تنظیم ایفا می‌کند. دیدگاه در مورد مسیرهای آینده چاپ ۳ بعدی محصول محور ارایه شده‌است.
ترجمه شده با 
ترجمه کنید