研究人员爱丁堡大学使用FDM 3D打印制造了一种低成本的电喷涂/静电纺丝装置，用于生物医学应用。
虽然利用不同的技术，电喷雾和静电纺丝方法使用制造纳米结构的类似技术。静电纺丝可以生产直径约几百纳米的聚己内酯纤维。另一方面，电喷雾电离法(ESI)用于制备纳米球和纳米颗粒。然而，一个典型的实验室静电纺丝装置可以同时具有电喷雾和静电纺丝模式。
爱丁堡大学材料与工艺研究所工程学院的一部分研究人员发现，电喷雾和静电纺丝方法的商业设置成本在17000到300000美元之间，尽管建立起来相当简单。因此，许多研究人员求助于不安全的自制解决方案。作为一个潜在的答案，研究人员开发并共享了FDM 3D打印工艺，从而能够制造安全、模块化的电喷雾/静电纺丝装置。
什么是静电纺丝和电喷雾技术?
静电纺丝是一种纤维生产方法，它是利用电力牵引聚合物纳米/微纤维的带电丝。它是一种广泛应用于制药、医学或生物应用的方法，如组织工程支架或制造纳米纤维伤口敷料。研究人员进一步解释说，“它还广泛用于医疗诊断和药物传递，因为它们可以固定识别元素或活性药物成分，由于其较大的表面积和孔隙度。”
电喷雾技术，也被称为ESI，能够产生离子，离子是带有净电荷的原子或分子。为了实现这一点，该技术利用电喷雾向液体施加高压以产生气溶胶。电喷雾本身就是一种利用电分散液体的装置。电喷雾纳米颗粒通常用于制药、生物或医药应用。例如，电喷雾可用于制造负载有用于纳米药物递送的药物的纳米颗粒或负载有用于组织工程的细胞生长因子的纳米颗粒。
两种方法均利用电动力学机制制备纳米/微粒子和纳米/微纤维。因此，可以使用两种技术进行组合设置，每种模式取决于溶液的粘度和电导率。正如研究人员在他们的研究中描述的那样，一般的设置包括“(i)一个注射器，它被放置在一个注射器泵内，用于连续的溶液流动;(ii)金属喷嘴;(iii)高压电源(与喷嘴连接);(iv)和一个收集器(它可以吸引带电的纳米颗粒/纳米纤维，并放置在高压电极的对面)。”
对于静电纺丝和电喷雾，从喷嘴喷出的液体形成一种特殊的锥形几何形状，称为泰勒锥。在电喷雾模式下，高电荷的液滴从泰勒锥中喷射出来，在溶剂蒸发后，可以收集固体纳米颗粒。在静电纺丝模式下，连续的纤维从泰勒锥中发射出来，纳米纤维在溶剂完全蒸发后凝固。
然而,研究人员解释说,商业设置电纺和电子喷雾技术是昂贵的尽管是易于创建,因此许多世界各地的研究人员而不是使用自制实验装置,在那里用户可以从高压电击组件公开。
用3D打印建立一个更安全、更便宜的替代方案
作为回应，研究人员认为FDM 3D打印是一种合适且低成本的解决方案，可用于制造电喷/静电纺丝装置，其结果的可靠性和可重复性与商业产品类似。在他们的研究论文中，他们概述了整个设置的创建，同时还提供了免费打印设备所需的文件和参数。模块化设计，其部件可以轻松更换，设计还提供了一个安全的设置，确保用户不暴露在高压部件。
采用聚乳酸、聚乙烯醇和热塑性弹性体纤维在Ultimaker 3 FDM系统上3D打印设备，材料成本为100美元。该3D打印部件由喷嘴架、安全帽、中心室部件和带有内部气体通道的端部部件组成。
总共，电喷雾/静电纺丝装置在6天内3D打印完成。一旦完成，研究人员在电喷雾和静电纺丝两种模式下都成功地测试了该设备，但他们建议将ABS、PEEK或陶瓷材料用于中心室部分的3D打印，以增加化学电阻率。
因此，这篇论文的作者总结道:“3D打印提供了一种低成本的方法来制造一个安全可靠的实验装置，这与商业实验装置类似。”本文提出了一种使用廉价FDM 3D打印机进行模块化电喷雾/静电纺丝装置3D打印的方法[…以及静电纺丝模式。”
创建可访问的医疗设备
最近，许多研究人员进行了研究，探讨了利用3D打印的不同方法，以使某些医疗设备更容易使用。
例如，今年早些时候，来自格拉纳达大学美国、西班牙和欧洲格拉斯哥大学，苏格兰，使用3D打印来启用使用智能手机诊断寄生虫感染．这种诊断可以在手机上使用3D打印塑料配件来实现，该配件与智能手机摄像头相连，提供可控照明和固定样品定位。
研究人员希望，通过开发一种可获得且负担得起的诊断这些疾病的方法，该方法能够在发展中国家的偏远地区得到应用，因为这些地区获得此类工具的资源有限。
3D打印也被用来建造一个独立高分辨率数字全息显微术(DHM)显微镜。为了创造出一种便携、功能强大、成本效益高的显微镜，美国研究人员3D打印了该设备，使其能够诊断疟疾、镰状细胞病、糖尿病等疾病。
该研究小组负责人Bahram Javidi表示，完全由3D打印部件和常见光学元件制成的仪器结构简单、成本低，可能“增加获得低成本医疗诊断测试的机会”康涅狄格大学他声称，这“对世界上卫生保健和高科技诊断设施有限的发展中国家尤其有益。”
研究论文”低成本FDM 3d打印模块化电喷雾/静电纺丝装置，用于生物医学应用刊登在医学中的三维打印．它是由Jing Huang, Vasileios Koutsos和Norbert Radacsi所写。
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精选图像显示电喷雾/静电纺丝室CAD图，并配有旋转滚筒收集器。医学3D打印图像。
