Технология производства жидкого мрамора: Жидкий мрамор технология изготовления. Обработка готовой плиты. Описание и виды материала — Inside

Содержание

Технология производства литьевого мрамора и изделия из него

Фонтаны
- Городские фонтаны
- Уличные фонтаны
- Фонтан на участке
- Садовые фонтаны
- Фонтаны для дачи
- Пристенные фонтаны
- Комнатные фонтаны
- Фонтан шар
- Фонтаны со статуями
- Чаши для фонтанов
- Центральные группы
- Фонтаны из бронзы
- Фонтаны из камня
- Фонтаны к Чемпионату мира по футболу и Евро-2021
Камины и порталы
- Элементы стиля
  - Резные камины
  - Охотничьи камины
  - С колоннами
  - Со скульптурами
  - С ангелами
  - С листьями
  - С розами
  - Со львами
  - С орнаментом
- Стили каминов
  - Классические, Английские
  - Прованс
  - Барокко, Рококо
  - Модерн
  - Hi Tech
  - Кантри
  - Ренессанс
  - Ампир
  - Минимализм
  - Антикварные
- Каминные порталы в интерьере
  - для дома
  - для квартиры
  - для гостиной
  - для комнаты
  - в спальне
- Конструкция каминов
  - двойные, высокие
  - декоративные
  - угловые
  - пристенные
  - настенные
  - встроенные
- Типы топки каминов
  - Биокамины
  - Электрокамины
  - Дровяные камины
  - Фальш камины
  - Каминные топки
  - Открытые камины
  - Кирпичные камины
Военные памятники и стелы
- Военные мемориалы
- Мемориальные комплексы
- Памятные стелы
- Доски почета

Иконостасы

Скульптура
- Религиозная скульптура
- Мужские фигуры
- Женские фигуры
- Детские фигуры
- Животные
- Бронзовые скульптуры

Люстры

Мемориальные комплексы
- Гранитные комплексы
- Мраморные комплексы
- Скульптуры ангелов
- Кресты
- Памятники, надгробия
- Двойные/высокие
- Пантеоны, склепы, мавзолеи
- Барельефы
- Религиозные фигуры
Благоустройство

Не секрет, что мрамор — один из красивейших материалов, используемых для строительных и отделочных работ, для создания декора и украшений. Этот камень является символом богатства, роскоши и безупречного вкуса. Наверняка многие из нас были бы не прочь украсить интерьер своего дома мраморными изделиями. Однако настоящий мрамор стоит недешево, и позволить его себе может далеко не каждый. Именно поэтому покупатели все чаще обращают свое внимание на искусственные аналоги мрамора. Одним из них является литьевой мрамор.

Заказать скульптуру из литьевого мрамора

Литьевой мрамор: что это такое?

Искусственный литьевой мрамор — композитный материал, созданный из полиэфирных смол, красителей, мраморной крошки или кварцевого песка. Такая смесь позволяет добиться внешнего сходства с настоящим камнем. Литьевой мраморпрочен, долговечен и невероятно красив — почти так же, как натуральный. Технология производства литьевого мрамора применяется при изготовлении декоративных элементов, предметов интерьера, экстерьера и ландшафта, а также отделочных материалов.

Состав литьевого мрамора

В состав литьевого мрамора входят два основных компонента — полиэфирная смола и натуральный наполнитель; при их соединении получается качественный аналог природного камня. В качестве наполнителя могут использоваться мраморная крошка или кварцевый песок. Для придания камню определенного цвета или оттенка можно использовать различные красители.

Достоинства литьевого мрамора

Литьевой мрамор — бюджетная альтернатива дорогому натуральному мрамору. Литьевой аналог практические не уступает натуральному камню по прочности, имеет стильный внешний и эффектный вид, с также обладает множеством других достоинств:

Экологичность. В силу особой технологии изготовления литьевого мрамора, этот материал не имеет пор и швов, которые способны накапливать пыль и грязь. Также у такого материала нет радиоактивного фона.
Разнообразие расцветок. В отличие от натурального камня, литьевой мрамор может приобрести любые расцветки: от привычных природных до самых необычных ярких цветов.
Высокая прочность и долговечность. Изделиям из литьевого мрамора не страшны сколы и удары, они рассчитаны на большие нагрузки, поэтому легко прослужат более 50 лет.
Влагостойкость. Благодаря отсутствию в материале микротрещин вода не попадает внутрь камня.
Пластичность. Материал часто также называют жидким мрамором из-за его пластичности. Это свойство позволяет изготавливать из литьевого мрамора изделия любой степени сложности.
Небольшой вес. Литьевой мрамор в два раза легче своего натурального аналога, благодаря чему изделия из него проще транспортировать и устанавливать.
Простота ремонта. Если на поверхности литьевого мрамора появились сколы и трещины, повреждения легко устранить в течение нескольких часов.

Технология изготовления

Производство изделий из литьевого мрамора включает несколько этапов.

На первом этапе происходит снятие формы с рабочей модели изделия. Изнутри форма покрывается защитным материалом, который придает будущему изделию прочность и стойкость к внешним воздействиям.
Второй этап — приготовление состава. В состав литьевого мрамора входят полиэфирные смолы и натуральный наполнитель — песок или мраморная крошка. Также в смесь добавляют красители и отвердитель для повышения прочности.
Третий и заключительный этап создания изделия из искусственного мрамора — извлечение готового изделия из формы, его шлифовка, полировка и окрашивание (при необходимости).

Применение литьевого мрамора

Сфера применения литьевого мрамора очень широка. За счет своей пластичности такой вид мрамора является универсальным материалом. Из него производятся предметы самых разнообразных форм, размеров и видов. Чаще всего из литьевого мрамора создают:

Сантехнические предметы. Раковины, ванны, мойки и другие предметы ванной комнаты получаются не только невероятно красивыми, но и очень прочными, а также отлично сохраняют тепло.

Облицовочные элементы. Облицовочные элементы под мрамор смотрится изящно и часто становятся главными украшением архитектурного строения.

Лестницы. Перила, ступени и балясины, выполненные при помощи технологии литьевого мрамора, выглядят очень дорого и отлично вписываются в любой интерьер.

Статуи и скульптуры. Такие элементы также изготавливаются из литьевого мрамора путем создания соответствующей формы. Они станут идеальным дополнением к интерьеру и экстерьеру дома или садово-паркового ансамбля.

Уход за изделиями из литьевого мрамора

Несмотря на то что изделия из искусственного литьевого мрамора получаются прочными и стойкими ко многим видам воздействия, за ними необходим особый уход. При правильном подходе изделие прослужит вам долгие годы. Вот несколько полезных советов:

Избегайте температурных скачков. Не стоит наполнять ванну из литьевого мрамора сначала горячей, а потом холодной водой.
Будьте осторожны при использовании тяжелых предметов вблизи изделия из литьевого мрамора. Падение тяжелого предмета на искусственный мрамор может привести к появлению сколов и трещин на изделии.
Избегайте излишних нагрузок. Несмотря на высокую прочность материала, не стоит подвергать изделия из него большим нагрузкам.
Не используйте сухие моющие средства. Такие методы очистки изделия могут повредить каменную поверхность. Если произошло загрязнение, лучше использовать щадящее моющее средство и мягкую губку.

Полируйте мрамор. Со временем изделия из литьевого мрамора могут пожелтеть. Чтобы избавиться от желтых пятен, необходимо провести полировку изделия.

Где заказать изготовление качественных изделий из искусственного мрамора? Конечно же, в ArtMarbleStudio!

По всей России

Современные аналоги традиционных натуральных материалов получили сегодня самое широкое распространение. Преимущества использования искусственного камня в оформлении интерьера неисчислимы, достаточно только упомянуть исключительную прочность материала и относительно невысокую стоимость. Возможность самостоятельного изготовления, легкость монтажа и обработки готового изделия, а также использование инновационных технологий при изготовлении мрамора — все эти аспекты детально описаны в информации этой статьи.

Применение натурального камня при оформлении жилых и общественных помещений насчитывает не одну сотню лет положительного использования. Подобная облицовка всегда являлась прерогативой высших слоев общества, но с появлением искусственных аналогов, подобная роскошь стала более доступной.

Вместе с тем не следует забывать и о некоторых особенностях этого материала: готовая продукция должна быть соответствующим образом сертифицирована, а при самостоятельном изготовлении нелишним будет заранее изучить технологию производства, запастись всеми необходимыми материалами, такие, как затирка для камня, и инструментом. Изготовление искусственного мрамора требует соблюдения правил безопасности, так как при работе происходит контакт с химическими веществами.

Здесь все ограничивается только вашей фантазией! Искусственный мрамор широко применяется в качестве облицовочного материала, причем и внутри помещений, и снаружи. Фасады из искусственного мрамора отличаются абсолютной стойкостью к атмосферным явлениям, ультрафиолетовому облучению и механическим повреждениям. Сферы применения этого материала весьма широки, хорошая прочность и безвредность для окружающих позволит материалу выполнять самые разнообразнейшие задачи.

В принципе, искусственный камень в целом и мрамор в частности можно использовать для оформления любой детали интерьера. В зависимости от вида формовочной смеси мрамор может образовывать довольно тонкий слой, который с успехом используют для внутреннего покрытия стен вместо традиционных обоев.

Чтобы лучше уяснить возможность и технологию самостоятельного изготовления искусственного мрамора, следует подробней изучить качественный состав формовочной смеси и типы этого материала. Краткий обзор и мастер – класс по изготовлению мрамора своими руками — далее в нашей статье.

Гипсовый (оселковый) — более легкий материал. Это своеобразная гипсовая смесь с клеящими веществами, которая на завершающей стадии тщательно шлифуется, а благодаря специально подобранным красителям становится максимально похожей на натуральный камень.

В состав литьевого мрамора входят полиэфирные смолы, минеральные наполнители, вода и специальные пигменты. Благодаря натуральным компонентам, мрамор получается максимально естественного состава и отличается превосходными характеристиками. Благодаря красителям можно воссоздать структуру практически любого натурального камня, но наибольшую популярность приобрела именно имитация мрамора.

Подготовительные работы включают в себя выбор соответствующей формы – матрицы. Желательно использовать специальные прочные формы из полиуретана. Форма внутри смазывается специальным составом, чтобы исключить прилипание смеси и облегчить процесс выемки готового изделия.
Красящие пигменты можно вводить и в сухую смесь, но эффект настоящего мрамора, его прожилки и характерные разводы можно воссоздать при неравномерном окрашивании смеси, поэтому желательно красящее вещество добавлять в конце приготовления.

Полученную деталь после подвергают шлифованию для окончательного удаления заусенцев и вкраплений смеси. Также поверхность полируют специальной щеткой, чтобы придать гладкость и визуальную привлекательность изделию.

Сам по себе процесс изготовления искусственного мрамора своими руками мало чем отличается от промышленного метода. Инструмент можно использовать тот же, только дорогостоящие формы для создания одного изделия покупать будет нецелесообразно. Именно поэтому есть масса способов сделать матрицы самостоятельно.

Обычно для этого используются пластмассовые емкости подходящего размера и конфигурации. Для изготовления обычной плиты вполне достаточно будет деревянного поддона с откидывающимися бортиками. Точность размеров будет не столь важна, ведь готовое изделие можно подрезать до необходимых величин.

Наличие вибростола существенно облегчит задачу и сделает структуру искусственного камня более прочной и однородной, но за неимением лучшего можно использовать ручной способ перемешивания. Слой гелькоута также можно наносить ручным пулевизатором или обычной малярной кистью. Вообще любой домашний мастер вполне может самостоятельно выбрать, чем ему заменить промышленное оборудование. Специальные размешивающие емкости можно с успехом заменить насадкой «миксер» для электрической дрели. Верхний слой самодельной формы изолируется полиэтиленовой пленкой для успешного снятия с застывшей массы.

Искусственный мрамор — отличный отделочный материал, который нашел самое широкое распространение в повседневном использовании. Его применяют для эстетически привлекательной и долговечной облицовки внутренних стен и наружных фасадов зданий.

Напольная плитка, выполненная из этого материала чрезвычайно стойка к истиранию и механическим повреждениям, а кухонные столешницы и фартук весьма успешно противостоят агрессивному воздействию температурного режима и химических веществ. Для крепления плитки применяют цементный раствор. Читайте о том, чем хорош гост 30515 2013.

Мойки, выполненные из искусственного мрамора, отличаются превосходным дизайном и беспроблемной эксплуатацией. Самостоятельное изготовление искусственного мрамора существенно снизит стоимость и позволит получить оригинальные конфигурации и расцветки готовых изделий.

Изготовить своими руками в домашних условиях жидкий камень не составит труда. Такой материал может использоваться в отделке и для производства различных декоративных панелей. Выполняется он из многокомпонентного полимерного состава, в основе которого лежат полиэфирные смолы. Это прочный, долговечный материал, обладающий оригинальным внешним видом, он может применяться в отделке частных домов и квартир, выдержанных в различном стиле.

Жидкий прочный камень — это современный отделочный материал, который в зависимости от используемого наполнителя имитирует различные разновидности натурального камня. Получают такой полимер за счёт застывания многокомпонентной смеси, для приготовления которой используются искусственные и природные заполнители. Сделать жидкий камень можно с использованием различных натуральных и искусственных заполнителей, также возможно выполнение полых конструкций.

Материал обладает многочисленными преимуществами, первоначально он использовался для изготовления различной декоративной отделки, применялся в строительстве, в последующем из него стали выполнять стильные, красивые, надежные, долговечные столешницы и элементы сантехники.

Для изготовления камня применяется кварц, гранит, мрамор и другие гранулы или отсев прочных материалов с диаметром фракции до 2−3 мм. Применяемые наполнители заливаются полимером, который за счёт воздействия отвердителей быстро застывает, обеспечивая характерную идеально гладкую или шероховатую поверхность, которая отличается прочностью, износоустойчивостью и привлекательным внешним видом.

По своему внешнему виду такой композитный материал практически неотличим от натурального минерала. Определить искусственное происхождение камня можно по тактильным ощущениям. Этот полимер имеет идеально гладкую ровную поверхность. Такой материал тёплый и приятный на ощупь, что позволяет использовать его для изготовления различных напольных покрытий.

Жидкий искусственный камень имеет плотную структуру, которая устойчива к воздействию внешних факторов, существенных перепадов температур и ультрафиолету. Поверхность не впитывает грязь, что существенно упрощает уход за столешницами или облицовочными напольными плитками.

В настоящее время существует множество разновидностей, которые отличаются своими полимерными связующими составами, а также применяемыми наполнителями. Чаще всего для изготовления материала используют акриловый или полупрозрачный полиуретановый клей. Применяемый наполнитель должен иметь плотную структуру с хорошей адгезией, что позволяет одновременно обеспечить прочность с интересным и привлекательным внешним видом.

Каждую конкретную разновидность выбирают в зависимости от необходимого цвета и вида такого покрытия, а также требуемых эксплуатационных характеристик. Наибольшей прочностью отличаются полимеры, в которых используется полиуретановая основа и гранитная засыпка. Оригинальный и необычный внешний вид имеют разновидности, где в качестве заполнителей используется мрамор или кварц.

По своим эксплуатационным характеристикам, надежности и долговечности полимерный камень практически не уступает граниту и мрамору. К преимуществам композитов принято относить их привлекательный внешний вид. С одинаковым успехом столешницы и отделочные панели из полимерного камня могут использоваться на кухне, в прихожих и гостиных, выдержанных в классических и современных стилях оформления.

Чаще всего из этого материала изготавливают кухонные столешницы, которые отличаются прочностью, длительное время сохраняют свой вид, характеризуются износоустойчивостью и влагостойкостью. Качественно изготовленные и отполированные покрытия будут иметь идеально гладкую поверхность без микроскопических пор, соответственно существенно упрощается уход за столешницей, очистка которой может выполняться при помощи обычной влажной уборки.

Имеется возможность дополнительного окрашивания связующих компонентов, соответственно можно подобрать камень светлых оттенков или насыщенного чёрного цвета. Композиты отличаются стойкостью к воздействию ультрафиолета, такая столешница будет длительное время сохранять свой первоначальный оригинальный вид, она не выгорает на солнце, и даже по прошествии 10 лет будет выглядеть как новая.

Жидкий полимерный камень — достаточно прочный материал, однако даже на его поверхности по прошествии многих лет эксплуатации могут появляться небольшие потертости и микроскопические сколы. Решить такие проблемы можно путем дополнительной полировки поверхности, что выполняется как вручную, так и с помощью мощных шлифмашинок. Подобная работа с восстановлением камня не представляет особой сложности, поэтому с ее выполнением справится каждый домовладелец.

На сегодняшний день существует несколько технологий изготовления камня, что позволяет изготавливать качественный и долговечный материал, который гарантированно прослужит на протяжении многих лет. Благодаря применению современного оборудования и высокотехнологичных компонентов удаётся не только улучшить эксплуатационные характеристики, но и выполнять композиты, которые по своему внешнему виду практически неотличимы от натуральных минералов.

Наибольшее распространение получила технология литья полимерного камня, суть которой в использовании пластиковых форм с нужными размерами. На выходе получают монолитную панель, которая требует последующей обработки и шлифовки. Для изготовления искусственного камня можно использовать изготовленные собственноручно или приобретенные в магазинах формы, выполненные из пластика и других прочных материалов.

Используемая в прошлом технология литья имела многочисленные преимущества, но полученные изделия имели высокую стоимость, что несколько ограничивало распространение изготовленного таком способом камня. В последующем появился способ напыления полимеров, что позволяет одновременно добиться привлекательного вида поверхности, существенно сокращая затраты на изготовление такой отделки. Композитный раствор наносится на подготовленные изделия с помощью распылителя, а в последующем полировка выполняется вручную или шлифмашинкой.

Самостоятельное изготовление может выполняться как по технологии литья, так и напылением полимеров. Работа с жидким камнем не представляет особой сложности и при использовании качественных компонентов, в том числе отвердителей и клея с наполнителем, можно с легкостью изготовить прочные и надежные панели, которые гарантированно прослужат на протяжении многих лет. Несомненным преимуществом использования метода напыления является возможность покрытия искусственными составами столешниц без их демонтажа, что существенно упрощает выполнение ремонтных работ дома.

Изготовление жидкого камня в домашних условиях не представляет сложности. Даже при наличии минимума опыта работы выполнить столешницу из жидкого камня не составит особого труда: необходимо подготовить соответствующие инструменты, позаботиться о наличии отвердителя, термоклея и используемых декоративных заполнителей. Нужно лишь помнить, что работать с таким материалом следует в защитных резиновых перчатках и респираторе.

Непосредственно перед нанесением материала готовится рабочая смесь, для чего смешивают в консистенции 2 к 1 прозрачный гелькоут и гранулы заполнителей. Для качественного перемешивания смеси необходимо использовать дрель с насадкой миксер. В последующем в состав аккуратно добавляют отвердитель, после чего вручную или с помощью компрессоров наносят смесь на основание столешницы или же подготовленные древесностружечные плиты.

Большой популярностью пользуются разновидности искусственного камня, которые имитируют мрамор. В основе этого композита лежит полиэфирная смола с различными минеральными красителями и заполнителями. Такие декоративные кухонные столешницы могут выполняться по технологии литья, а всё, что необходимо будет сделать — правильно приготовить смесь и использовать подходящую по размерам форму из пластика. Для выполнения рабочего состава могут применяться заполнители: отсев яшмы, дробленый гранит, оникс или натуральный мрамор.

При использовании акриловой или полиэфирной смолы смешивать её необходимо с мраморной крошкой в соотношении 4 к 1. Также в качестве связующих ингредиентов могут использоваться известковые растворы, строительный гипс или цемент, однако именно применение смолы позволяет обеспечить покрытию максимальную прочность и его великолепную декоративность. В продаже можно найти уже готовые составы, что существенно упрощает ремонтные работы, а всё, что потребуется, это приготовить раствор и провести заливку жидкого камня в правильно подобранные формы.

Жидкий композитный камень — прочное и влагоустойчивое покрытие, уход за которым не представляет особой сложности. Поддерживать чистоту такой столешницы можно влажной уборкой, при этом использовать абразивные порошки или различную бытовую химию не рекомендуется. Последняя может привести к потемнению и помутнению поверхности, что вынуждает в последующем выполнять полировку покрытия.

Этот полимер, в отличие от натурального камня, плохо выдерживает серьёзные перепады температур, поэтому ставить на такую столешницу или кухонный стол горячие кастрюли не рекомендуется. Подобное может привести к появлению заметных наплывов, избавиться от которых крайне сложно.

При необходимости реставрации камня можно использовать шлифмашинки с насадками различной абразивности. Такая работа не представляет особой сложности, можно применять полировальные пасты, что позволяет не только устранить потертости и сколы, но и возвращает покрытию его первоначальный вид и яркость красок. Возможна ручная полировка с применением наждачной бумаги различной степени зернистости.

Изделия, имитирующие натуральные камни, обладают высокой прочностью, устойчивостью к химическим веществам, экологичностью, ударо- и теплостойкостью, а также прочими преимуществами. Мрамор искусственный изготавливается из бетона, гипса и полиэфирной смолы и применяется не только для облицовки домов, но и при изготовлении столешниц, лестниц, подоконников, фонтанов и многого другого.

В качестве основы для этого материала используется полиэфирная смола и любой минеральный наполнитель (мраморная крошка, дробленный белый кварц и прочие мелкодисперсные компоненты). Последние позволяют производить плиты стилизованные под гранит, малахит, яшму и оникс.

Искусственный мрамор из гипса представляет собой гипсовую массу, затворенную смесью воды и клея, которая шлифуется до появления зеркального блеска. Подобная «тонировка» позволяет имитировать такие натуральные минералы, как малахит и ляпис-лазурит.

Полезно! Если вы хотите получить изделие натурального цвета, то необходимо смешать 200 г белого гумилакса, 1 кг спирта (технического) и 50 г гипса. Чтобы получить кофейный оттенок используйте оранжевый гумилакс, а для создания черного камня добавьте анилиновую краску.

Приготовьте наполнитель. Для этого необходимо смешать 2 части речного песка, 1 часть цемента, 80% воды и добавить в состав гальку. В полученный раствор также необходимо добавить пигмент (1% от веса смеси) и замешивать состав для искусственного мрамора 30-40 секунд. Перемешивать все компоненты рекомендуется в специальном миксере.

Молотый мрамор (микрокальцит). Это сырье изготавливается из колотого мрамора. Это порошкообразное вещество минерального происхождения отличается высокой прочностью и малой химической активностью. Помимо этого материал устойчив к солнечным лучам и не впитывает влагу.
Жидкий мрамор. Помимо мраморной крошки в состав этого материала входят акриловые полимеры, благодаря чему такой камень получается легким и гибким. Такой мрамор можно легко резать ножом и оклеивать им стены. Наибольшей популярностью он пользуется при отделке комнат неправильной формы.

Изготовление искусственного мрамора отличается исходя из используемого материала (подробнее на видео). Однако независимо от того, какое исходные сырье вы выбрали, за камнем необходимо правильно ухаживать. Например, для сохранения блеска мраморной поверхности используйте мыльный раствор (на 3 л воды необходимо добавить 1 колпачок любого моющего средства).

Технология «жидкий камень» создаёт идеальное покрытие на любой поверхности. Простота и скорость производства позволяет изготовлять жидкий камень своими руками. Технология производства в Нижнем Новгороде заключается в напылении и шлифовке. Для каждого вида этих работ необходимо отдельное помещение.

Прямой метод заключается в том, что наполнитель наносится на заранее подготовленную заготовку из ДСП или фанеры. Сразу после затвердения наполнителя поверхность изделия шлифуют и полируют. Недостатками этого метода являются большой расход материалов и длительность изготовления.

Обратный метод. Производство жидкого камня обратным методом осуществляется так: из листа МДФ выпиливают две заготовки, которые являются точными копиями столешника. Детали склеивают между собой, при необходимости делают вырезы под раковину или варочную поверхность.

Готовую деталь переносят на рабочий стол. На рабочем столе детали обкладывают по периметру и в месте выреза под варочную поверхность заранее подготовленными полосками ДСП, фанеры или пластиком. Полоски ставят на ребро и фиксируют при помощи термоклея. Далее отмечают карандашом на рабочем столе расположение раковины.

По торцу, где будет декоративная кромка, выкладывают пластилин. Шаблоном, повторяющим контуры фрезы, пластилину придается необходимая форма. Затем всю поверхность опалубки и матрицы (раковины) обрабатывают разделительным составом – ваксой. Через 15-20 минут форма готова для наполнения.

Смесь наполнителя SkillStone и гелькоута готовят по пропорциям: SkillStone – 40%, гелькоут – 60%. После введения отвердителя (1-1,5%) готовую смесь равномерно распыляют на форму. Расход примерно равен 4 кг. на 1 кв.м. Нанесенный материал должен отвердеть (полимеризоваться) в течение 30-45 минут.

Затвердевшую форму армируют стеклотканью. После этого заранее подготовленный грунт (смолу с добавлением кальцита) выливают и равномерно распределяют по всей площади заготовки. Грунт окрашивают пигментными пастами в цвет наполнителя SkillStone.

В заполненную грунтом форму вкладывают ранее подготовленную заготовку из МДФ или ДСП. Сверху по всей плоскости поверхности изделия распределяют грузы для удаления избыточного грунта и воздуха. Через 1-1,5 часа грузы снимают, а поверхность зачищают и вновь заливают грунтом.

Жидкий камень имеет довольно широкую цветовую гамму: на сегодняшний день существует порядка двухсот стандартных расцветок. Но если среди этого многообразия Вы не найдёте нужный цвет, технология производства искусственного камня позволяет создать оттенок на любой вкус.

Технология производства жидкого камня имеет некоторые тонкости и нюансы. Мы всегда готовы предоставить максимум информации по всем интересующим вопросам, что поможет Вам на своем производстве изготовлять искусственный камень своими руками.

Смесь для напыления «SkillStone»

Грунт

Пропорции для серий (100, 200, 300, 400, 500):

Гелькоут – 60%

Наполнитель – 40%

Отвердитель – 1-1,5% (от общей массы).

Пропорции для серий (600, 700):

Гелькоут – 70%

Наполнитель – 30%

Отвердитель – 1-1,5% (от общей массы).

В смолу добавляется ускоритель (Со 6%) – 0,2% от массы смолы

Паста пигментная – 1-1,5 % от массы смолы

Кальцит -80% от массы смолы

Отвердитель 1% от общей массы грунта.

Расход смеси (серия 100, 200, 300 Gold, 400, 500, 600, 700) – 3.5 кг на кв.м.

Толщина 3-4 мм (в 2 слоя)

Жизнеспособность смеси после добавления отвердителя 15-20 мин.

Жизнеспособность грунта, после добавления отвердителя 15-20 мин.

Расход грунта 8 кг на кв.м.(из которых 60% (4,8кг) расход грунта на закладку заготовки и 40% (3,2кг) на заливку задней части столешника).

Расход смеси (серия Gold Premium) – 5.5 кг на кв.м.

Толщина 5-6 мм (в 2 слоя)

Жизнеспособность смеси после добавления отвердителя 15-20 мин.

Для заливки задней части столешника готовится грунт с добавлением раствора парафина в стироле, в пропорции 2% от объема грунта.

Пропорции раствора: парафин 10% от массы стирола.

Применение литьевого мрамора в современных интерьерахВ современных интерьерах очень популярным стало применение литьевого мрамора, который является композитным материалом, в состав которого входит полиэфирная смола. Этот материал используется не только по причине своей красоты, но и потому что данный материал увеличивает прочность бытовых изделий. Материал обладает такой прочностью, потому что смола, застывая, прочно связывает мраморную крошку.
И литьевой и природный мрамор, могут и участвуют в строительстве при отделке помещений внутри и снаружи. Оба мрамора активно используются при строительстве общественных и жилых зданий. Если производитель соблюдает все правила и нормы в производстве литьевого мрамора, то отличить его от природного крайне сложно, потому что вид и прочность литьевого мрамора нисколько не уступает. Единственное весомое отличие этих двух строительных материалов в стоимости. Литьевой мрамор более доступен, именно поэтому он встречается чаще.

Литьевой мрамор это прекрасный материал, из которого изготавливают раковины, столешницы, стойки для бара и ванны. Все эти изделия из искусственного мрамора способны прослужить не один десяток лет и при этом нисколько не потерять в своем внешнем виде. Для таких изделий используют мельчайшую стружку, чтобы они оставались прочными на долгие годы. Для того чтобы придать изделиям вид натурального мрамора, производитель нередко добавляет наполнитель нужного цвета.

Чтобы изготовить искусственный мрамор, вначале подготавливают форму, которую обильно смазывают гелькоутом, после чего заливают смолой с нужными наполнителями и ждут определенное время до застывания. Готовые изделия транспортируются на склад, откуда уже потом отправляются строителям для использования в интерьерной отделке.

Тот самый Гелькоут, которым смазывают формы, представляет собой особый лак, который способен защитить мрамор от влаги, царапин, перепадов температур, излучений ультрафиолета и так далее. От того какой гелькаут применялся, зависит цвет мрамора, его поверхность и схожесть с природным материалом.

Изготовителю важно соблюдать температуру при изготовлении, которая должна быть 18-23 градуса, именно эта температура оптимальна для застывания смолы. Кроме того помещение должно хорошо проветриваться, чтобы в нем не скопились вредные вещества, выделенные при застывании.

Литьевой мрамор — сравнительно новый материал, который постепенно получает все большее распространение: технология литьевого мрамора достаточно проста, компоненты, необходимые для его изготовления, доступны по цене (а значит, и изделия из него получаются гораздо дешевле, чем из натурального мрамора). Кроме того, сфера применения литьевого мрамора шире, чем сфера использования натурального камня; литьевой мрамор — пластичный материал, которому можно придать любую требуемую форму.
По составу литьевой мрамор представляет из себя смесь полиэфирной смолы и минерального наполнителя (натуральной мраморной крошки; в качестве наполнителя используется также мелкодробленый гранит, оникс, кварцевый песок). Технология литьевого мрамора основана на отверждении полиэфирной смолы при помощи катализатора: жидкая смесь заливается в форму, а после застывания превращается в готовое изделие. Особенно хорошо этот материал подходит для изготовления ванн; ванны из литьевого мрамора получаются не только красивыми, но и теплыми на ощупь (тогда как натуральный камень при комнатной температуре остается прохладным, а от резкого нагрева в нем могут появиться трещины). Ванна из литьевого мрамора долго сохраняет тепло; пользоваться ей очень комфортно.

Кроме того, ванны из литьевого мрамора обладают еще одним важным достоинством — высокой ремонтопригодностью. В этом отношении они намного превосходят эмалированные: сколы и царапины на эмали крайне сложно отреставрировать, в то время как любые повреждения литьевого мрамора можно устранить без следа. Надо отметить, что образуются они редко: ванны из литьевого мрамора отличаются ударопрочностью и стойкостью к механическим воздействиям, а благодаря дополнительному защитному покрытию из гелькоута (окрашенной или прозрачной полимерной смолы) такой ванне не страшны даже едкие моющие вещества, содержащие кислоты и щелочи. Впрочем, применять их вовсе не обязательно: гелькоут образует на поверхности ванны очень гладкую пленку, без микропор, а потому ванна из литьевого мрамора не покрывается налетом и не нуждается в агрессивной химической чистке.

Кроме ванн, технология литьевого мрамора применяется для изготовления раковин и кухонных моек, а также столешниц, барных стоек, подоконников. Визуально изделия из литьевого мрамора неотличимы от натурального камня — а значит, прекрасно подходят для классических интерьеров, придавая им солидный и роскошный вид.

    возможность серийного изготовления в штамп-форме изделий любых форм
    эффективная имитация камня по свойствам
    низкая цена сложных изделий
    высокая скорость изготовления
    низкая теплопроводность (теплый на ощупь)
    любые расцветки (литьевой мрамор, однотонные камни, гранитные, искусственные)
    гладкая монолитная поверхность без пор и трещин
    возможность изготовления рельефных поверхностей изделий
    получение изделий с глянцевой или матовой поверхностью без обработки
    полная влагостойкость
    полная светостойкость
    стойкость к бытовым загрязнителям, моющим средствам
    стойкость к химически агрессивным веществам и растворителям
    высокая механическая прочность
    высокая стойкость к истиранию
    возможность ремонта и восстановления

Технология изготовления литьевого мрамораотличается чрезвычайно малыми начальными капиталовложениями и высокой, если не сказать, высочайшей, рентабельностью. Связано это с тем, что для организации и поддерживания производства литьевого мрамора нужны достаточно небольшие финансовые средства, а себестоимость изделия фактически определяется стоимостью сырья для производства. Начальные финансовые затраты в основном идут
на закупку сырья, оборудования, аренду небольшого помещения и изготовление матриц.

Мы предлагаем широкий выбор изделий (памятники, надгробные плиты, мемориальные доски, кресты, подставки, полки, вазы, цоколи, столы, скамьи,) которые изготовлены из уникального, современного материала, именуемого гранитополимер, составляющего альтернативу натуральному камню.

— он в 4-5 раз легче, что исключает риск проседания почвы под собственным весом памятника и значительно упрощает монтаж.
— гораздо менее более пластичен и менее хрупок , что позволяет изготавливать изделия различных форм и конфигураций. Таким образом диапазон изделий из гранитополимера простирается от небольших мемориальных досок до масштабных монументов, изготовленных по индивидуальным заказам.

— изделия из гранитополимера не нуждаются в особом уходе и в течение продолжительного времени сохраняют свою внешнюю привлекательность и присущие им особые качества: твердость (близка к природному камню), влагостойкость (при длительном контакте с водой сохраняет цвет и форму), термостойкость (отсутствие деформации при многократных сменах температур), долговечность (минимум 60-70 лет).

Полиграмм , по своим характеристикам на сегодняшний день, является достойным и качественным искусственным камнем. В его состав входят смола, стеклянный песок, что придает камню высокую влагонепроницаемость и прочность. Верхняя часть камня покрыта лаком и эмалированным огнеупорным гелем (аналогичное покрытие используется в эмалированной посуде). Благодаря этому памятник не подвержен выгоранию на солнце. Так как памятник монолитный исключается возможность появления трещин.

Гранит имеет очень широкую область применения. В нем удивительным образом сочетаются эстетика и функциональность. Это долговечный, износоустойчивый, прочный, стойкий к перепадам температур и влажности материал. При хорошем уходе его качества сохраняются веками. В настоящее время существуют различные химические средства, позволяющие дольше сохранить натуральный цвет и блеск природного камня. Восковые защитные покрытия улучшают внешний вид камня, защищают его в процессе эксплуатации и позволяют мыть обработанные каменные покрытия обычной водой. К недостаткам гранита можно отнести значительные трудозатраты на добычу и обработку, высокую стоимость изделий. Следует также помнить, что поверхность природного камня «живет» и может изменяться под действием окружающей среды.

Мрамор применяется с античных времен как конструкционный и облицовочный архитектурный материал благодаря своим пластическим и декоративным достоинствам (твердость, мелкозернистость, делающая мрамор податливым в обработке, способным принимать полировку, посредством которой выявляются тональное богатство мрамора и красота его структуры).

1. Засчет своей полимер-минеральной структуры, литьевой мрамор обладает высокой стойкостью к истиранию, в несколько раз выше, чем у натурального мрамора и гранита
2. Содержание полимерных составляющих в литьевом мраморе придает ему высокую ударостойкость, в отличие от натуральных камней. Там, где натуральный камень раскалывается при ударе, искусственный мрамор даже не покрывается трещинами. Это позволяет обращаться с литьевым мрамором «по-бытову», в отличие от натуральных камней, которые являются хрупкими материалами.

3. Литьевой мрамор обладает отличной структурной целостностью. Он выдерживает существенно более высокие нагрузки, чем натуральный мрамор. Это позволяет изготавливать изделия меньшей толщины с сохранением требуемых прочностных свойств.

Технология изготовления искусственного камня мрамор тличается чрезвычайно малыми начальными капиталовложениями и высокой, если не сказать, высочайшей, рентабельностью. Связано это с тем, что для организации и поддерживания производства литьевого мрамора нужны достаточно небольшие финансовые средства, а себестоимость изделия фактически определяется стоимостью сырья для производства. Начальные финансовые затраты в основном идут
на закупку сырья, оборудования, аренду небольшого помещения и изготовление матриц.

В настоящее время на рынке сырья для изготовления литьевого мрамора предложение существенно превышает спрос. Поэтому нет необходимости делать запасы — сырье для производства литьевого мрамора всегда есть на складе поставщика. Для производства изделий из искусственного мрамора специализированное оборудование не требуется. Для желающих производить продукцию крупными сериями или для изготовления крупногабаритных изделий типа ванн.
В качестве помещения для небольшого производства вполне подойдет помещение площадью 20 кв. метров — при грамотной организации технологического процесса и работе под заказ. Для серийного производства или большой номенклатуры изделий требуется помещение от 100 кв. метров.

    Композитные материалы, изготовленные по технологии «искусственный литьевой мрамор», используются при производстве элементов мебели, сантехнических изделий, облицовочных плит, при отделке офисных и административных помещений. В зависимости от типа используемой полиэфирной смолы и наполнителя литьевой мрамор может имитировать различные натуральные камни: мрамор, малахит, яшму, полупрозрачный оникс, гранит. Кроме того, можно делать такие уникальные изделия, как плитка из речной или мраморной гальки, ракушек, реликтовых песков или подкрашенного кварца.
    Полимербетон используется для изготовления систем водоотвода, электролитических ванн, емкостей для химически агрессивных растворов, полов, ступеней, фундаментов, блоков и других строительных конструкций.
    Литьевой мрамор(см. на фото искусственный мрамор) обладет большими возможностями в выборе цветовой гаммы и имитации структуры натурального камня, при этом литьевой мрамор имеет преимущества перед натуральным мрамором по физико-механическим свойствам, стойкости к бытовым загрязнениям.
    Литьевой мрамор, в отличие от натурального мрамора, стоек к таким бытовым загрязнителям как: губная помада, вино, пиво, кетчуп, чай, уксус, лимонный сок, молоко, остатки пищи, слюна, соки, кофе, спирты, чернила, отбеливатели, масло. После загрязнения его можно спокойно очистить без опасений образования пятен.

2. Содержание полимерных составляющих в литьевом мраморе придает ему высокую ударостойкость, в отличие от натуральных камней. Там, где натуральный камень раскалывается при ударе, искусственный мрамор даже не покрывается трещинами. Это позволяет обращаться с литьевым мрамором «по-бытову», в отличие от натуральных камней, которые являются хрупкими материалами.

Литьевой камень (его также называют искусственным камнем, литьевым мрамором, литьевым гранитом, искусственным мрамором и гранитом, полимербетоном) — композиционный материал, состоящий из сыпучего инертного наполнителя и полимерного связующего. В настоящее время преимущества этого композиционного материала обуславливают широкое применение литьевого камня в различных отраслях. Литьевой камень характеризиуется такими особенностями как хорошие физико-механические свойства, химическая стойкость, широкая гамма цветов и фактур, простота в бытовом обслуживании. Возможность делать из литьевого камня изделия любых форм и размеров, а также неограниченная цветовая гамма, позволяют литьевому камню выигрывать у натуральных камней при производстве различных изделий.
Литьевой камень бывает разных видов, в зависимости от области применения.

Литьевой камень (или литьевой мрамор, полимербетон) — композитный материал, состоящий из сыпучего инертного наполнителя и полимерного связующего. Сегодня преимущества этого композитного материала позволяют завоевывать все большее доверие потребителей и обуславливают широкое применение литьевого камня. Литьевой камень имеет ряд преимуществ, которые оценивают потребители. Хорошие физико-механические свойства, химическая стойкость и, в то же время, легкость изделий, неограниченная цветовая гамма, возможность изготавливать изделия любой формы и неприхотливость в уходе, позволяют выигрывать литьевому (искусственному) камню у натурального.

Применение бетона, изготовленного из цемента, ограничено. Полимерное связующее, определяющее такие свойства изделий из полимербетона как, например, химостойкость и вибростойкость, позволяют применять полимербетон и конструкции из полимербетона там, где традиционный бетон будет разрушаться.

        Облицовочные панели
        Фундаменты под промышленное оборудование
        Шумопоглащающие конструкции
        Причальные кромки и волнорезы
        Емкости для воды
        Дренажные конструкции
        Дорожные бордюры и ограждения
        Ж/д шпалы
        Лестницы
        Реставрация и защита существующих бетонных конструкций
        Емкости и резервуары для химически активных веществ

В производстве конструкций из полимербетона процент содержания наполнителя достигает 80-90%. Наиболее распространенными наполнителями для полимербетона являются кварц, известняк, песчаник, доломит в виде мелкого гравия или песка, измельченный сланец, тальк, слюда.

Основными факторами при выборе типа наполнителя в полимербетон являются его способность смачивания смолой и размер зерен. Используя наполнители, состоящие из двух или более размеров зерен, можно добиться более качественного раствора полимербетона. Избыточное содержание наполнителя, а также слишком мелкозернистый наполнитель, могут служить причиной высокой вязкости раствора, который затем отверждается в полимербетон. Чрезмерно высокое содержание крупнозернистого наполнителя может стать причиной недостаточного смачивания смолой или неравномерного распределения, что, в свою очередь, может стать причиной неравномерной усадки при отверждении полимера в полимербетон. Мелкозернистые наполнители требуют более высокого содержания смолы в растворе, чем крупнозернистые типы, так как обладает большой суммарной поверхностной площадью.

Литьевой мрамор — искусственный камень, имитирующий различные типы натуральных камней, здесь на первое место выходит эстетический вид конечного изделия. Литьевой мрамор с использованием различных типов наполнителей и красителей позволяет получить полную имитацию природного мрамора, малахита, яшмы.

Отдельно можно упомянуть тип литьевого камня, имитирующий натуральный полупрозрачный оникс. Такой эффект достигается применением специального наполнителя на основе тригидрата алюминия и смолы, которые имеют схожие коэффициенты светопропускания.

Литьевой мрамор имеет нормальное содержание наполнителя 70-80%. В производстве изделий, материал которых литьевой мрамор, наиболее часто используют карбонат кальция или схожие с ним нейтральные наполнители. Применение в качестве наполнителя тригидрата алюминия позволяет изготавливать литьевой мрамор с повышенными пожаростойкими свойствами.

Литьевой мрамор, а точнее изделия из него, имеют лицевую поверхность, защищенную прозрачным декоративным покрытием — гелькоутом, изготовленным на основе полиэфирной смолы. Это придает изделию из литьевого мрамора повышенную стойкость к влагопоглощению, ультрафиолету и продлевает срок эксплуатации изделия из литьевого мрамора.

Литой камень состоит из гомогенной, однородной на всю глубину, смеси тригидрата алюминия (70%), модифицированной акрилом полиэфирной смолы (29%) и натуральных красителей. Полиэфирная смола (модифицированная метилметакрилатом) При производстве Литого камня применяется ненасыщенная полиэфирная смола модифицированная метилметакрилатом (литьевым акрилом) производства,например, SUNOLITE. В начальной стадии — это прозрачная вязкая жидкость представляющая собой растворы сложных полиэфиров — продуктов поликонденсации гликолей с малеиновой или фумаровой кислотой (растворители — мономеры) плотностью 1,2-1,3 г/см3 В процессе производства с помощью катализаторов инициируется процесс полимеризации. Отвержденная смола — прочный, стойкий к ударам, водостойкий, химически устойчивый материал с хорошей адгезией к различным поверхностям и высокими диэлектрическими показателями. Тригидрат алюминия Получают путем переработки и тщательной очистки от примесей натурального минерала (боксит), более известной как глина.
Несмотря на распространенность минерала для производства, процесс переработки требует высокотехнологичного оборудования и высоких энергозатрат. В результате получают мелкодисперсный, очищенный от примесей, полупрозрачный, совершенно безвредный для человека и окружающей среды материал. При производстве литьевого камня применяется тригидрат алюминия производства концерна DUPONT. Красители Используются только натуральные, совершенно безвредные красители растительного и минерального происхождения. литьевой камень равномерно окрашен на всю глубину, что делает его легко ремонтируемым материалом, в случае нечаянного повреждения. При производстве литьевого камня применяется пигменты и наполнители, например, ACS International, Inc.То есть литьевой камень-смесь полимерных смол с минеральными наполнителями. В зависимости от поставленных задач осуществляется подбор типа смолы, вид и состав наполнителей. Наилучшие результаты по «литьевому камню» получаются при использовании мраморной крошки, кварцевого песка, мелких фракций гранита, талька и других минералов. При использовании, например, мраморной крошки, компаунд называют «литьевой мрамор».

Жидкий мрамор представляет собой каплю жидкости, покрытую гидрофобным порошком, которую можно использовать в качестве биореактора. В этой статье сообщается о трехмерной самосборке и культивировании клеточного тороида в биореакторной платформе с медленным высвобождением, неадгезивной и уменьшающей испарение, основанной на жидком мраморе. Биореактор конструируется путем встраивания гидрогелевой сферы, содержащей фактор роста, в жидкий шарик, наполненный суспензией диссоциированных клеток. Гидрогель поддерживает содержание воды и одновременно действует как носитель с медленным высвобождением. Градиент концентрации фактора роста вызывает миграцию клеток и их сборку в тороидальные агрегаты. Оптимальная концентрация клеток приводила к образованию тороидальной (пончикоподобной) ткани через 12 часов. Тороиды собранных клеток показали быстрое закрытие внутреннего отверстия при обработке фактором роста. Мы также представляем геометрическую модель роста для описания формы тороидальной ткани с течением времени. По аналогии с классическим двумерным анализом царапин мы предполагаем, что описанные здесь клеточные тороиды открывают новые возможности для скрининга лекарств, влияющих на миграцию клеток в трех измерениях.

Культивирование клеток в трехмерном (3D) формате привлекает внимание исследовательского сообщества из-за широкого спектра применений, таких как скрининг лекарств ¹ , высокопроизводительный химический анализ ² , моделирование заболеваний ³ и, в частности, трансплантация клеток для лечения повреждений ⁴ . Существует насущная потребность в технологии, которая позволяет клеткам расти в трех измерениях в их естественном состоянии без ограничения поддерживающих каркасов, таким образом точно имитируя естественные in-vivo окружающая среда ⁵ . В настоящее время наиболее популярной микрожидкостной концепцией без каркаса для 3D-культуры клеток является выращивание сфероидов в висящих каплях ⁶ . Недавно высокопроизводительный скрининг с использованием клеточных сфероидов был достигнут с использованием концепции висячей капли ⁷ и неклейких микролуночных массивов ⁸ . Тем не менее, остаются проблемы для выращивания тканей сложной формы ⁹, таких как тороиды ^10,11,12 . Хотя каждый из описанных ранее методов без каркасов относительно прост в реализации, все они имеют факторы, ограничивающие производительность. Например, висящие, а также сидячие капли подвергаются воздействию атмосферы и быстро испаряются ^13,14 . Из-за испарения культуральная среда исчезает в течение нескольких часов и ограничивает время процесса культивирования. Это узкое место будет решено, если культуральную среду можно будет поддерживать в течение гораздо более длительного периода времени.

Жидкие шарики, капли жидкости, покрытые гидрофобным порошком, недавно использовались для культивирования клеток ¹⁵ . Испарение питательной среды по-прежнему является серьезной проблемой жидких мраморов в качестве биореакторов. Сидячие жидкие шарики на твердой поверхности испаряются и разрушаются в течение часов ¹⁴ и не подходят для культивирования клеток в течение нескольких дней и недель. Ранее мы решили эту проблему, поплавав шарик на другой жидкости ^16,17,18 . Близость к жидкой поверхности позволяет плавающим жидким шарикам сохранять свою целостность в течение дней и недель. Это уникальное свойство делает плавающие жидкие шарики чрезвычайно привлекательными для использования в качестве платформы цифрового микрожидкостного биореактора. В этой системе было успешно продемонстрировано культивирование клеточных сфероидов ¹⁹ . Более того, жидкий шарик может имитировать трехмерную микросреду для роста клеток. Добавление лекарств или растворимого фактора в жидкий мрамор может особенно повлиять на самосборку клеток с образованием более крупных агрегатов.

В настоящей статье сообщается об еще одном уникальном методе приготовления медленно испаряющегося жидкого мрамора, подходящего для культивирования трехмерных клеточных тороидов. На сегодняшний день наиболее распространенными методами конструирования тороидов ячеек являются формование с помощью микроформованной платформы ¹⁰ , микроформованных гидрогелей ¹¹ и неклейкие конические штифты ¹² . Форма позволяет клеткам собираться в тороидальную форму. В этой статье мы представляем новый метод, позволяющий клеткам собираться путем хемотаксиса в градиенте концентрации фактора роста. Ключевой новизной нашего метода является включение гидрогелевой сферы в жидкий мрамор. Сфера гидрогеля служит хранилищем фактора роста для медленного высвобождения в культуральную среду для устойчивого роста трехмерных тканей. Эта платформа предлагает дополнительную управляемость за счет тщательного управления движением мрамора, формой и составом сферы гидрогеля, что, в свою очередь, создает градиент концентрации фактора роста для хемотаксиса. Эта платформа позволяет выращивать не только обычные клеточные сфероиды, но и ткани более сложной геометрии, такие как клеточные тороиды. Клеточные тороиды представляют собой ткани с тороидальной формой, напоминающей пончик.

На сегодняшний день скрининг лекарств для изучения миграции клеток преимущественно проводится в двумерной (2D) среде ²⁰ . Миграция клеток, вызванная лекарством или фактором роста, исследовалась с помощью простых двухмерных анализов миграции царапин или анализов одиночных клеток, которые могут неточно воспроизвести трехмерную среду in-vivo ^21,22 . Напротив, трехмерная модель ткани в последнее время вызывает все больший интерес при изучении миграции клеток ^23,24 , регенерации ²⁵ и ремонт ²⁶ . 3D-модель морфологически и физиологически соответствует нише ткани млекопитающих. На клеточном уровне трехмерная среда поддерживает сложное взаимодействие клеток и матрикса и максимизирует межклеточное взаимодействие ²⁷, которое точно имитирует то, что испытывают клетки в естественной тканевой среде ²⁸ . Кроме того, реорганизация актинового цитоскелета и клеточно-матриксной адгезии является предпосылкой для того, чтобы клетки прикреплялись к матриксу и проявляли сократительную силу для продвижения вперед. Опосредованное цитоскелетом напряжение в 3D-модели приводит к иным скоростям и паттернам миграции, чем в 2D-модели ²⁸ . Более того, 3D-культуры без каркасов состоят из клеток в пространственном расположении и приводят к синтезу пермиссивных компонентов ECM ²⁹ . Таким образом, 3D-модели позволяют детально анализировать взаимодействие между активным химическим веществом и биологической системой. Этот тип анализа часто требуется для анализа токсичности in vivo и скрининга лекарств. В последнее время трехмерные клеточные антиинвазивные и миграционные анализы вызвали огромный интерес при открытии лекарств, поскольку они могут решить известную проблему расхождений между поведением клеток на плоской подложке и in vivo ³⁰ . Однако количественный анализ и микроскопическая визуализация морфодинамики во время миграции клеток в трехмерной ткани технологически сложны. Чтобы решить эту проблему, мы предлагаем ткань в форме тороида, которая легко адаптируется для трехмерного анализа миграции клеток с использованием прямой визуализации закрытия внутреннего отверстия.

На молекулярном уровне лигандные и мембранные рецепторы клеток в 2D-модели экспонируются равномерно на единицу площади. Напротив, трехмерная ткань имеет плотно упакованные кластеры и более сложные конфигурации ³¹ . Более того, лекарственные или растворимые факторы индуцируют передачу сигнала и по-разному влияют на клеточное поведение в трех измерениях, т.к. клеточное топографическое восприятие зависит от пространственной организации ткани ³² . Таким образом, с точки зрения воздействия лекарственного средства трехмерные модели, безусловно, имеют преимущество в прогнозировании реакции клеток на лекарственное средство. На сегодняшний день трехмерные анализы миграции клеток ограничиваются внедрением клеток в матрицу ^33,34,35 , изготовлением клеток с каркасами из биоматериалов ^36,37,38 или тканевое кольцо с помощью магнитной левитации ³⁹ . В настоящей статье представлена трехмерная модель с тороидальной геометрией, которая формируется за счет самосборки ячеек.

Кроме того, здесь мы демонстрируем способность клеток обонятельной оболочки (OECs) мигрировать из тороидальной многоклеточной ткани путем оценки скорости закрытия. OEC рассматривались как потенциальные кандидаты для трансплантационной терапии после травмы спинного мозга (SCI) ^40,41 . Потенциальная проблема терапии на основе OEC заключается в повышении выживаемости и миграции OEC после трансплантации ⁴² . Миграция OEC жизненно важна для регенерации нейронов. Поскольку нейротрофические факторы могут способствовать миграции OECs ^43,44,45 , мы использовали глиальный нейротрофический фактор (GDNF) в экспериментах, чтобы стимулировать миграцию клеток и оценить скорость закрытия клеточного тороида.

Мы решили проблему испарения, включив гидрогелевую сферу внутрь неподвижного жидкого мрамора. Предварительные эксперименты показали, что плавающий жидкий шарик с гидрогелевой сферой быстро образует сфероиды, как и в случае плавающего жидкого шарика без встроенного гидрогеля 9.0009 19 . Плавающий жидкий шарик ведет себя как капля Лейденфроста ⁴⁶ и создает внутренний поток, который рассеивает клетки и позволяет им свободно взаимодействовать, образуя множество сфероидов, рис. 1A–C. Напротив, неподвижный жидкий шарик на твердой поверхности образует тороидальную ткань. Формирование тороидальной ткани основано как на хемотаксисе, так и на самосборке клеток под действием силы тяжести вокруг нижней части гидрогелевой сферы, рис. 1D–F.

Рисунок 1
Физические свойства жидкого мрамора для создания сфероидов и тороидов ( A ) Схематическое описание плавающего состояния, залитого агарозным гидрогелем, и получения сфероидов (вид снизу). ( B ) Плавающий жидкий мрамор, производящий множество сфероидов. ( C ) Морфология сфероидов, собранных из нескольких жидких шариков. ( D ) Схематическая диаграмма, показывающая формирование тороидальной ткани внутри сидячей лейомиомы (вид снизу). ( E ) Тороидальная ткань сформировалась внутри неподвижного мрамора. ( F ) Структура тороидов, собранных из четырех неподвижных жидких шариков. Масштабная линейка в ( A ) составляет 200 мкм, а ( B , E и F ) составляет 500 мкм.
Изображение в полный размер
Введение сферы из гидрогеля внутрь жидкого мрамора может замедлить испарение. Жидкий мрамор, содержащий сферу из агарозы в качестве гидрогеля, сохраняет через 24 часа свою сферическую форму без значительных складок на гидрофобном покрытии, рис. 2А,Б. Напротив, неподвижный жидкий мрамор потерял свое жидкое содержимое, сжался и образовал морщины через 24 часа, рис. 2C, D. Сидячий жидкий шарик страдает от чрезмерного испарения, что ограничивает время жизни клеточной культуры. Это явление указывает на то, что встроенная гидрогелевая сфера ограничивает испарение.
Рисунок 2
Влияние испарения на неподвижный жидкий шарик: ( A ) Вид сверху на неподвижный жидкий шарик с внедренным агарозным гидрогелем. ( B ) Изображение жидкого мрамора, содержащего гель агарозы, в светлом поле. На поверхности жидкого мрамора не было морщин. ( C ) Вид сверху на усохший неподвижный жидкий мрамор без агарозного гидрогеля. ( D ) Морщины на поверхности указывают на чрезмерное испарение. Общий объем жидкости в мраморе составляет 10 мкл. Шкала баров составляет 500 мкм.
Изображение полного размера
Концепция медленного высвобождения
Сначала мы численно оценили эффект диффузии в жидком мраморе/гидрогелевой платформе. Модель предсказывает распределение концентрации фактора роста внутри мрамора в трех измерениях. Процесс образования тороидальной ткани ограничен в пространстве между гидрогелевой сферой и оболочкой из жидкого мрамора. В настоящей работе мы использовали эпидермальный фактор роста (EGF), который хорошо охарактеризован и известен своей способностью стимулировать миграцию клеток. В многочисленных предыдущих исследованиях сообщалось об использовании EGF в течение 9 лет.{2}/6D$$
(1)
В наших экспериментах жидкий шарик объемом 10 мкл имеет радиус ${r}_{{\rm{LM}}}=1,34\,{\rm {мм}}$. Принимая коэффициент диффузии фактора роста D = 10 ⁻⁷ см ² /с ⁵¹ , время высвобождения фактора роста оценивается как ${t}_{{\rm{ г}}}\ок 8,27$ ч. Таким образом, у клеток должно быть достаточно времени в первые несколько часов, чтобы собраться вокруг высокой концентрации рядом со сферой гидрогеля.
Затем мы провели трехмерное численное моделирование (COMSOL Multiphysics, COMSOL, Inc., США) процесса диффузии фактора роста, чтобы предсказать расположение клеточных агрегатов. На рисунке 3A показана модель и соответствующее распределение концентрации во времени. Красный и синий цвета указывают на высокую и низкую концентрацию соответственно. Исходным условием является равномерная концентрация фактора роста внутри гидрогелевой сферы. Встроенная сфера из гидрогеля помещается на центральную ось неподвижного жидкого мрамора. Оставшееся пространство в жидком мраморе ограничено гидрогелевой сферой и неадгезивной оболочкой (синяя область на рис. 3А, 0 мин). Эта конфигурация представляет собой миниатюрную 3D-версию обычного 2D-анализа «под агарозой». На рисунке 3A показано, что агарозная сфера также служит резервуаром для поддержания медленного высвобождения фактора роста и воды. Хорошо контролируемая высокая концентрация хемоаттрактанта позволяет клеткам мигрировать в кольцеобразный агрегат под гидрогелевой сферой. Согласно моделированию, более высокая концентрация фактора роста на дне жидкого мрамора может поддерживаться даже после 12 часов культивирования клеток, когда ткань готова к сбору. В качестве справки: поле концентрации вокруг сферы из гидрогеля, помещенной в центр мрамора, показывает ожидаемое равномерное радиальное распределение во времени, рис. 3B. Таким образом, распределение на рис. 3А является уникальным для неподвижного жидкого мрамора, используемого для выращивания клеточного тороида, описанного в следующем разделе.
Рисунок 3
Моделирование распределения концентрации фактора роста во времени внутри жидкого мрамора посредством медленного высвобождения из встроенной гидрогелевой сферы. ( A ) Объемы гидрогелевой сферы и жидкого мрамора составляют 3 мкл и 5 мкл соответственно. Коэффициент диффузии фактора роста как в гидрогеле, так и в среде считается одинаковым и имеет значение D = 10 ⁻⁷ см ²/с. В исходном состоянии (0 мин) красным цветом обозначена сфера гидрогеля; синий цвет указывает на среду, засеянную клетками. ( B ) Такое же моделирование было выполнено для гидрогелевой сферы, расположенной в центре жидкого мрамора. Радиальное распределение концентрации равномерное.
Изображение в полный размер
Выращивание тороидальной ткани
Ключевым нововведением платформы, о которой здесь сообщается, является встроенная гидрогелевая сфера. Для начала 0,5% легкоплавкой (37 °C) агарозы, содержащей факторы роста в объеме 5 мкл, покрывали порошком политетрафторэтилена (ПТФЭ) со средним размером частиц 1 мкм (Sigma-Aldrich, номер продукта 4309).35), нанеся гель на слой порошка, рис. 4A1,2. Каплю агарозы прокатывали круговыми движениями, чтобы порошок ПТФЭ равномерно покрывал поверхность, рис. 4A3. Через 3–5 минут капля агарозы затвердевает, образуя сферу. Этот важный шаг гарантирует, что сферы агарозы имеют одинаковый размер. Затем вводили вторую каплю, содержащую заданное количество OEC в объеме 10 мкл, чтобы она столкнулась с верхней частью агарозы с образованием единой капли, содержащей клетки и агарозу, рис. 4A4. Регулируя пипетированные объемы, можно формировать жидкие шарики объемом от 2 до 50 мкл. Для согласованности мы сохранили объем в этом исследовании постоянным на уровне 10 мкл. Гидрофобные частицы агарозного гидрогеля стабильны на границе раздела жидкость/воздух. После контакта между жидкостью и гидрогелем (рис. 4A5) частицы мигрируют к внешней поверхности раздела жидкость/воздух. В результате гидрогелевый мрамор и клеточный мрамор сливаются, образуя композитный жидкий мрамор. Затем мы осторожно повернули композитную каплю, чтобы создать прочный жидкий шарик, содержащий как клетки, так и агарозную сферу, рис. 4A6. Поскольку жидкий шарик эластичный, для работы с шариком использовали обрезанную пипетку на 1000 мкл. Пипетка смогла всасывать и удерживать шарик, рис. 4A7. Затем мрамор распределяли в U-образное дно 9.6-луночный планшет Рис. 4A8. Жидкий мрамор выдерживали в неподвижном состоянии в течение 12 часов и инкубировали при 37 °C, рис. 4A9. Небольшой размер частиц порошка ПТФЭ размером 1 мкм создает тонкое пористое покрытие, которое позволяет наблюдать в режиме реального времени за процессом сборки ячеек. Этот протокол подходит для использования покадровой микроскопии для доступа к поведению тороидальной ткани с различными флуоресцентными метками. Наконец, разрушение жидкого мрамора (рис. 4A10,11) высвобождает тороиды клеток, которые впоследствии засевают на 96-луночные планшеты для дальнейшего анализа Рис. 4A12. На рисунке 4B показана схема биореактора гидрогель/жидкий мрамор. На рисунке 4C показаны основные геометрические параметры тороида ячейки, которые позже использовались для его характеристики.
Рисунок 4
Модель биореактора, геометрия тороидальной ткани и процедура создания платформы биореактора для роста тороидальной ткани: ( A ) (1,2) Распределение капли гидрогеля на порошковом слое. (3) Скатывание капли гидрогеля для покрытия ее гидрофобным порошком. (4) Воздействие капли водной среды, содержащей клетки, на гидрогель. (5) Инкапсуляция гидрогелевого жидкого мрамора со средой и засеянными клетками. Гидрофобный порошок гидрогелевого мрамора автоматически мигрирует на поверхность раздела жидкость/воздух более крупной капли. (6) Композитный жидкий мрамор прокатывают по гидрофобному порошку, чтобы обеспечить достаточное покрытие для сохранения его прочности. (7,8) Шарик берут и переносят с помощью наконечника пипетки и помещают на 96-луночный планшет. (9) Медленно испаряющийся жидкий шарик с клетками и гидрогелем для медленного высвобождения фактора роста, готовый к инкубации. (10) После инкубации клетки оседали и мигрировали на дно жидкого шарика, образуя тороидальную тканевую конструкцию. (11) Мрамор можно разбить иглами, чтобы освободить тороидальную ткань. (12) Тороидальную ткань и агарозный гель на дне лунки отделяют для дальнейшего анализа. ( B ) Жидкий мрамор со встроенной гидрогелевой сферой. ( С 9{2}Rr\), соотношение сторон $\alpha =R/r$) .
Увеличенное изображение
Процесс формирования клеточного тороида
Затем мы исследовали механизм, управляющий самосборкой клеток с образованием клеточного тороида, в частности, чтобы понять взаимосвязь между формой ткани и деформацией ткани. Мы наблюдали межклеточное взаимодействие, визуализируя жидкий мрамор в разных случаях. Примерно через 30 минут клетки собираются на дне жидкого шарика под действием силы тяжести и хемотаксиса, рис. 5А, В. Ячейки собраны на нижней поверхности жидкого мрамора. Впоследствии, между 2 и 4 часами, клетки притягиваются друг к другу и собираются в кольцо вокруг агарозной сферы, рис. 5C, D. В течение 6-8 часов клеточные агрегаты прошли две стадии. На первом этапе агрегаты клеток мигрируют под агарозой ко дну жидкого шарика, рис. 5E. За это время внутренняя форма тороида еще не была завершена, рис. 5F. Второй шаг — это самосборка ячеек в небольшие единичные блоки, которые впоследствии сливаются в тонкий тороид, рис. 5G. Между 10 и 12 часами ткань значительно сократилась и сформировала идеальный тороид, рис. 5H. Сборка и уплотнение клеток под действием поверхностного натяжения способствует формированию тороидальной формы с идеально круглым отверстием.
Рисунок 5
Формирование тороидальной ткани внутри жидкого мрамора с течением времени. Масштабная линейка составляет 500 мкм.
Изображение с полным размером
Роль концентрации затравочных клеток
Затем мы количественно оценили влияние затравочной концентрации на формирование клеточного тороида. Способность клеток к самосборке в тороид зависит от количества жизнеспособных клеток и концентрации фактора роста. Мы провели эксперименты с фиксированным объемом 10 мкл среды и 5 мкл 0,5% раствора агарозы, чтобы определить оптимальную концентрацию клеток для геометрии конечного тороида. Клетки высевали с концентрациями в диапазоне от 0,5 × 10 9от 0009 3 до 4 × 10 ³ клеток/мкл. Ткани давали собраться в течение 12 часов, рис. 6А. Затем жидкий шарик разбили, чтобы освободить тороиды ячейки для измерения геометрических параметров, таких как внутренний радиус r _i, малый радиус r и большой радиус R , рис. 4C.
Рисунок 6
Роль концентрации затравочных клеток: ( A ) Тороиды с различной концентрацией затравочных клеток. ( B ) Соотношение размеров как функция концентрации засеваемых клеток. ( C ) Отношение площади поверхности к объему в зависимости от концентрации посевных клеток. Все эксперименты были повторены трижды с n = 5 тороидами в каждом. Бары представляют собой среднее значение; планки погрешностей представляют собой стандартную ошибку среднего значения. Шкала шкалы внутри жидкого мрамора составляет 500 мкм, а собранный тороид — 200 мкм.
Полноразмерное изображение
Концентрация 1 × 10 ³ клеток/мкл привела к тонкому тороиду и большому отношению площади поверхности к объему. В конце концов, концентрация клеток менее 1 × 10 ³ клеток/мкл не приводило к равномерному распределению. Поэтому клетки агрегированы в неправильные формы или тонкие тороиды, которые склонны к разрыву. На рисунке 6B показано соотношение сторон R / r в зависимости от концентрации клеток, что указывает на более толстый тороид с большим малым радиусом r и почти постоянным большим радиусом R . Поскольку большой радиус R определяется ограничивающей геометрией жидкого мрамора и агарозной сферы, этот параметр не зависит от концентрации клеток. Однако малый радиус r зависит от скорости сборки и роста клеток, т.е. от концентрации клеток. Более высокая концентрация клеток приводит к более высокой скорости роста и более толстому тороиду за тот же период культивирования. Этот результат указывает на то, что значительное количество клеток имеет решающее значение для самосборки соседних клеток в тороид.
На рисунке 6C показана взаимосвязь между отношением площади поверхности к объему и концентрацией клеток. Площадь поверхности и объем вычисляются в соответствии с геометрией тора, изображенной на рис. 4C. Внешний радиус тороида существенно не менялся с увеличением концентрации клеток, что свидетельствует о том, что пространство между гидрогелевой сферой и оболочкой определяет внешнюю форму тороида. Внутренний радиус р _i уменьшается с увеличением концентрации клеток, что приводит к снижению отношения площади поверхности к объему. При концентрации 5 × 10 ³ клеток/мкл клетки мигрируют, уплотняются и принимают сферическую форму. Концентрация посева 2 × 10 ³ клеток/мкл дает клеточный тороид с отношением площади поверхности к объему примерно 0,04.
Критерии идеального тороида следующие. (i) Тороид должен иметь наибольшую площадь поверхности на единицу объема для обеспечения эффективной диффузии питательных веществ и эффективного удаления отходов из внутреннего ядра. (ii) Отверстие должно быть симметричным, поскольку его диаметр имеет решающее значение для использования тороида в качестве трехмерной модели заживления раны. При меньшей плотности клеток (0,5-1 × 10 ³ клеток/мкл), мы получили тороидальную ткань с большей площадью поверхности на единицу объема, но ткани имели неправильную форму. Дальнейшее увеличение плотности клеток до 3 и 4 × 10 ³ клеток/мкл дает более толстые тороиды с меньшим внутренним радиусом. Более толстый тороид может повлиять на жизнеспособность ткани. Таким образом, в наших последующих экспериментах оптимальное количество клеток, необходимое для отображения симметричного, стабильного и функционального тороида, составляет 2 × 10 ³ клеток/мкл, рис. 7A,B.
Рисунок 7
Морфология клеточного тороида: ( A ) Один конфокальный срез тороида. ( B ) Собранное 3D-изображение имеет тороидальную форму. Шкала бара составляет 200 мкм.
Изображение полного размера
Роль концентрации агарозы
Мы создали агарозные сферы с концентрацией от 0,25 до 2% с фактором роста и без него, чтобы выяснить вклад агарозы в формирование тороидальной ткани. В частности, мы стремились определить, вызвано ли формирование тороида осаждением клеток на дне жидкого мрамора. Образование тороида наблюдали с этими агарозными сферами через 4, 8 и 12 часов, рис. 8. Удивительно, но клетки не собирались с образованием тороида в отсутствие фактора роста во всех условиях. Кроме того, высокая концентрация агарозы 2% в конечном итоге не смогла создать клеточный тороид даже с фактором роста, рис. 8A–C. Клетки не мигрировали под агарозой и демонстрировали низкую скорость сборки клеток, особенно через 12 часов. Агрегаты клеток не были равномерно распределены по кругу через 4 часа в отсутствие фактора роста.
Рисунок 8
Роль агарозы и фактора роста в формировании тороидов. Высвобождение фактора роста и сборка клеток с образованием клеточных тороидов от 4 до 12 часов ( A – C ). Тороидальное образование нарушалось при 2% агарозе с фактором роста. Неправильные тороидальные ткани образуются при 1 % агарозы ( G – I ) и при 0,25 % агарозы ( S – U ). Идеальный тороид был сформирован из 0,5% агарозы, содержащей фактор роста ( M – О ). Клетки не собирались в тороид во всех условиях без фактора роста. Масштабная линейка составляет 500 мкм.
Изображение полного размера
Интересно, что клетки, собранные под сферой агарозы, образуют тороидальную форму при концентрациях агарозы 0,5 и 1%. Однако явных различий между этими концентрациями мы не наблюдали. Идеальная тороидальная форма наблюдалась при концентрации агарозы 0,5%, рис. 8M–O. Более низкая концентрация агарозы 0,25% приводит к неправильной тороидальной форме с большим внутренним радиусом, рис. 8S-U. Это наблюдение также подтверждает роль агарозы в стимуляции агрегации и сборки клеток за счет медленного высвобождения фактора роста в процессе диффузии. Процесс высвобождения зависит от концентрации агарозы и соответствующей пористости. Размер пор агарозного геля увеличивается с уменьшением концентрации. Таким образом, 0,5% агарозы является оптимальным для диффузии. Более высокие или более низкие концентрации агарозы могут высвобождать фактор роста слишком медленно или слишком быстро для необходимой сборки клеток.
Осаждению клеток внутри лейомиомы и последующему формированию клеточных тороидов способствуют следующие механизмы: (i) сборка клеток под действием силы тяжести, (ii) межклеточное сцепление, (iii) хемотаксис из-за высвобождения фактора роста из агароза. После начального времени инкубации засеянные клетки оседали на дне жидкого шарика. Впоследствии клетки агрегируют и собираются в кольцо вокруг нижней области агарозной сферы. В отсутствие фактора роста клетки собираются в неправильные скопления. Как показало численное моделирование, концентрация фактора роста выше в нижней полусфере жидкого мрамора. Высокая концентрация фактора роста направляет миграцию клеток и усиливает межклеточную адгезию на дне агарозного геля. В результате межклеточные взаимодействия способствуют сокращению клеток и самосборке в тороид. Мы также обнаружили, что отверстие тороида не соответствует диаметру агарозной сферы. Фактически диаметр отверстия уменьшается с увеличением концентрации клеток. Таким образом, мы предполагаем, что вклад фактора роста в формирование тороида доминирует над гравитационным эффектом и поверхностными свойствами агарозы.
Закрытие трехмерной тороидальной ткани
Мы используем геометрическую модель роста для прогнозирования закрытия ткани на основе постоянной скорости линейного роста. Мерой закрытия просвета является мгновенная величина заметной миграции клеток, которая моделирует механизм закрытия раны в трех измерениях. На рисунке 9 показан процесс закрытия клеточного тороида после их сбора из биореактора с жидким мрамором/агарозой. На рисунке 9A показано, что нейротрофический фактор глиальных клеток (GDNF) увеличивает процент закрытия внутренней окружности в момент времени от 6 до 24 часов по сравнению с контролем. Данные показывают, что закрытие просвета тороида прогрессивно увеличивается от 0 до 12 часов, предполагая, что на ранней стадии клетки активно мигрируют вместо пролиферации. Впоследствии скорость закрытия уменьшилась, и полное закрытие просвета произошло между 18 и 24 часами. На этой стадии клеточная популяция может включать как миграцию клеток, так и пролиферацию. Предыдущее исследование показало, что митотически активные клетки зависят от времени удвоения клеток, которое заметно и сохраняется в течение 24 часов после ранения ⁵² . Кроме того, внешний диаметр тороида в нашем исследовании со временем уменьшается и не показывает признаков расширения наружу. Эти наблюдения позволяют нам предположить, что активно участвует миграция клеток, очевидно, через постоянное закрытие просвета. Кроме того, скорость закрытия ран хемотаксически управляется GDNF, который, как известно, индуцирует миграцию OECs ^-44-, но не пролиферацию ^-53-. В этом отношении миграция клеток может быть доминирующим механизмом, а пролиферация клеток считается вторичным событием в процессе закрытия просвета.
Рисунок 9
Влияние нейротрофического фактора глиальных клеток на процесс закрытия клеточного тороида: ( A ) Тороидальные формы с течением времени. ( B ) Геометрическая модель процесса замыкания с постоянной скоростью роста ( R = 300 мкм, r ₀ = 120 мкм, k = 5 мкм/ч). Шкала бара составляет 200 мкм.
Изображение в полный размер
Геометрическая модель для интерпретации экспериментальных данных рис. 9A предполагает линейную скорость роста в радиальном направлении малого радиуса r(t) :
$$r(t)={r}_{0}+kt$$
(2)
, где р ₀ — начальный малый радиус тороидальной ткани, t — время. Скорость роста k зависит от питательной среды, т.е. концентрация фактора роста и концентрация клеток. Наличие фактора роста способствует более высокой скорости роста. Зависящая от времени форма поверхности тороида может быть описана на основе геометрии следующим образом:
$$x(t)=[R+r(t)\cos \,\theta ]\cos \,\phi $$
(3)
$$y(t)=[R+r( t)\cos \,\theta ]\sin \,\phi $$
(4)
$$z(t)=r(t)\sin \,\theta $$
(5)
где $\theta$ и $\phi $ — угол поворота вокруг малой и большой осей тороида соответственно. На рисунке 9B показан процесс закрытия репрезентативной тороидальной ткани с большим радиусом R = 300 мкм, начальным малым радиусом r ₀ = 120 мкм и скорость роста k = 5 мкм/ч. Результаты показывают, что геометрическая модель с линейной скоростью роста хорошо описывает наблюдаемый процесс, изображенный на рис. 9А. Чтобы подтвердить линейную модель, мы оценили геометрические параметры тороидальной ткани как для контроля, так и для GDNF с течением времени.
На рисунке 10A показан внутренний радиус ${r}_{i}=R-r\,\,$ или радиус полости как функция времени. Четкое линейное поведение наблюдалось как в контроле, так и в GDNF. На рисунке 10B показан внешний радиус тороида в зависимости от времени, что указывает на общее сжатие тороида ячейки. В отличие от модели линейного роста, внешний радиус тороида со временем уменьшается линейно, что свидетельствует о непрерывном уплотнении ткани. Линейное поведение хорошо отражено в соотношении сторон тороидальной ткани, рис. 10C. Предполагая, что тороид с внутренним радиусом ${r}_{i,0}={(R-r)}_{0}\,\,$ растет в радиальном направлении с постоянной скоростью k (уравнение 3), функция внутреннего радиуса во времени t :
$${r}_{i}(t)={r}_{i,0}-kt$$
(6)
Рисунок 10
Влияние ОНФ на геометрические параметры тороида. ( A ) Внутренний радиус с течением времени. ( B ) Внешний радиус с течением времени. ( C ) Соотношение сторон во времени. ( D ) Процент площади закрытия полости с течением времени. Линии представляют собой подгоночные функции, основанные на соответствующих линейных моделях (4), (7) и (8). Все эксперименты были повторены трижды с n = 3 тороидами в каждом. Бары представляют собой среднее значение; планки погрешностей представляют собой стандартную ошибку среднего значения. 9{2}]\times 100 \% $$
(7)
где ${A}_{0}\,\,$ и $A(t)\,\,$ — начальные площадь полости и площадь полости, зависящая от времени, соответственно. Внутренний радиус растет радиально внутрь с постоянной скоростью k (уравнение 3). Коэффициент закрытия k можно определить по измерению внутреннего радиуса и линейной подгонки во времени. Скорость закрытия контрольных экспериментов и экспериментов с GDNF составляет 3,04 мкм/ч и 4,54 мкм/ч соответственно. Как упоминалось выше, внешний диаметр тороида со временем уменьшается, но с меньшей скоростью, чем скорость закрытия. Внешний радиус уменьшается со скоростью 1,44 мкм/ч и 1,52 мкм/ч для контроля и GDNF соответственно, рис. 10A,B. Причиной усадки внешнего диаметра может быть уплотнение ткани для минимизации ее общей площади поверхности в результате закрытия. На рисунке 10D показано оцененное закрытие полости (7) в обоих случаях с течением времени. Ясно, что GDNF способствует более быстрому закрытию клеточного тороида.
Обсуждение
Во-первых, мы продемонстрировали использование жидкого шарика с внедренным гидрогелем в качестве идеальной биореакторной платформы для создания клеточного тороида и его применение в качестве трехмерного анализа закрытия ран. Встроенный гидрогель поддерживает содержание воды, необходимое для культивирования клеток. В большинстве микрофлюидных платформ для культивирования клеток используется небольшой объем жидкости, поэтому испарение представляет собой серьезную проблему даже во влажной среде. Кроме того, испарение в малом объеме влияет на осмоляльность внеклеточной среды, что изменяет биохимический баланс и препятствует росту клеток ⁵⁴ . Гидрофобная и пористая оболочка жидкого мрамора проницаема, обеспечивая газообмен, жизненно важный для культуры клеток. В то же время эта пористая оболочка делает ее склонной к испарению. Наша система использует гидрогелевую сферу в качестве хранилища воды ⁵⁵ для уменьшения испарения.
Во-вторых, сфера из гидрогеля способствует высвобождению фактора роста и привлекает клетки, которые оседают на дно жидкого шарика в виде кольца. В водной среде гидрогель набухает, поглощая воду и одновременно высвобождая загруженные растворенные вещества. Их пористость позволяет загружать лекарство или фактор роста. Высвобожденные молекулы диффундируют в окружающую среду, что позволяет медленно высвобождать лекарство ^56,57 . Наши эксперименты по оптимизации показали, что жидкий мрамор, засеянный 2 × 10 ³ клеток и 0,5% агарозы, содержащей фактор роста, приводит к идеальной тороидальной форме всего за 12 часов. Гидрогели с более крупными порами вызывают преждевременное растворение или быстрое высвобождение лекарства за более короткий промежуток времени. Наши экспериментальные данные подтверждают эту гипотезу. При концентрации агарозы 2,5% мы не наблюдали образования тороидальной ткани. Кроме того, при этой концентрации агароза может деформироваться и не сохранять сферическую форму из-за более низкого межфазного натяжения по сравнению с ее массой.
В-третьих, платформа биореактора достаточно чувствительна для оценки хемотаксиса, индуцированного самосборкой клеток. Хемотаксические стимулы отображают события передачи сигнала, которые активируют направленную миграцию клеток в виде коллективных единиц ^58,59 . Организованная миграция к внешним сигналам имеет решающее значение для агрегации клеток в однородный кольцеобразный узор всего через 4-6 часов после посева. В жидком мраморе, содержащем агарозу без фактора роста, клетки не могут эффективно мигрировать. Экспериментальные данные показывают снижение клеточной сплоченности и негомотипной агрегации. Это наблюдение, очевидно, подтверждает гипотезу о том, что клетки испытывают кластерное притяжение и мигрируют по градиенту фактора роста. Мы сформулировали и провели численное моделирование распределения концентрации фактора роста во времени и обнаружили совпадение с агрегацией клеток, обусловленной хемотаксисом, в наших экспериментах. В дополнение к хемотаксису опосредованное цитоскелетом напряжение/сокращение способствует направленной самосборке с образованием сложных тороидальных микротканей ⁶⁰ .
В-четвертых, наша биореакторная платформа позволяет регулировать размер клеточного тороида с помощью концентрации затравки. Соответствующая концентрация затравки имеет решающее значение для получения идеальной геометрии тороида из-за более высокой скорости сборки или роста. Неосесимметричные тороидальные формы возможны при низкой концентрации клеток. Напротив, при более высокой концентрации затравки наблюдалось более низкое соотношение сторон, приблизительно равное 1,0. Наблюдение подтверждает, что концентрация посева влияет на динамику миграции и агрегации. Геометрические параметры клеточного тороида, такие как объем, площадь поверхности, малый и большой радиусы, имеют решающее значение для жизнеспособности и функциональности ткани. Например, желателен тороид с большим отношением площади поверхности к объему, поскольку достаточная диффузия питательных веществ и поддерживающие метаболиты могут достигать внутренней среды интактных клеток. Более того, повышенная растворимость и стимуляция фактора роста опосредованы многочисленными рецепторами на клеточной поверхности, которые способствуют передаче клеточных сигналов и росту тканей. Интересно, что мы идентифицировали тороид с отношением площади поверхности к объему до 0,04 при концентрации клеток 2 × 10 9 .0009 3 клеток/мкл могут сохранять соответствующую функцию для заживления ран или анализа трехмерной миграции клеток.
Наконец, мы продемонстрировали, что тороид культивируемых клеток хорошо подходит для трехмерного анализа закрытия раны. Быстрое закрытие внутренней окружности тороида достигалось, если ткань обрабатывали 10 нг/мл фактора роста. Экспериментальные данные хорошо согласуются с моделью постоянной скорости закрытия. Тороидальные ткани, обработанные фактором роста, явно демонстрировали более высокую скорость закрытия, чем ткани без фактора роста.
Перспективы
Платформа биореактора, описанная здесь, полезна для изучения лекарственного воздействия на сортировку клеток, межклеточное взаимодействие и самосборку для создания трехмерной единицы более сложной тканевой структуры. Кроме того, эта технология потенциально может быть использована для тестирования различных биоматериалов в сочетании со стратегией элюирования лекарственного средства для формирования ткани. Необходима дальнейшая работа, чтобы масштабировать эту технологию до крупномасштабного производства клеточных тороидов, подходящих для различных применений, от открытия лекарств до 3D-биопечати.
Материалы и методы
Клеточная культура
Зеленый флуоресцентный белок (GFP), экспрессирующий иммортализованные OEC мыши, был получен от профессора Филипа Лима, Автономный университет Мадрида, Мадрид, Испания. Клетки культивировали в среде DMEM/F12 (Life Technologies) с добавлением 10% FBS (объем/объем), 2 мкМ форсколина (Sigma), 20 мкг мл ^-1 экстракта гипофиза (Gibco), 10 нг мл ^-1 FGF- 2 (PeproTech), 10 нг мл ⁻¹ EGF (PeproTech) и 0,5% (об. /об.) гентамицина (Life Technologies). Клетки при 75% слиянии собирали в колбах T25 путем двукратной промывки HBSS (Life Technologies) и отделения с помощью TrypLE Express (Life Technologies) в течение 5 минут при 37 °C. Затем ферментативную реакцию останавливали, используя 2 мл 10% среды FBS, и раствор центрифугировали при 1000 об/мин в течение 5 мин. OEC выращивали, меняя среду каждые 2 дня.
Приготовление гидрогеля с низкой температурой плавления
В экспериментах, описанных в этой статье, гидрогелем служит агароза. Количество 0,01 г агарозы с низкой температурой плавления (Invitrogen) помещали в пробирку Falcon объемом 10 мл и разбавляли в 10 мл HBSS до получения 1% раствора агарозы, осторожно нагревая в микроволновой печи до кипения, перемешивая для облегчения полного растворения. . При снижении температуры до 40 °С раствор агарозы дополнительно разбавляли в соотношении 1:1 средой или средой, содержащей 10 нг/мл эпидермального фактора роста (ЭФР), и суспендировали в пробирке Эппендорфа объемом 1,5 мл. Пробирку Эппендорфа нагревали до 37,5 °С с помощью нагревательной пластины внутри колпака. Смесь нагревали на плите в вытяжном шкафу для клеточных культур до кипения. Последующее перемешивание способствует полному растворению агарозы. В большинстве экспериментов в этой статье использовалась 0,5% агароза.
Приготовление гидрогелевой сферы
Порошок политетрафторэтилена (ПТФЭ) с размером частиц 1 мкм (Sigma-Aldrich, номер продукта 430935) готовили внутри 6-луночного планшета. Затем с помощью микропипетки дозировали 5 мкл 0,5% агарозы на слой гидрофобного порошка. Каплю осторожно встряхивали круговыми движениями в течение 2 минут с образованием гидрогелевого жидкого шарика. Затем жидкий шарик из гидрогеля выдерживали в течение 3 минут, чтобы убедиться, что агароза полностью затвердевает с образованием сферы из гидрогеля.
Приготовление инкапсулированной гидрогелевой сферы с клетками
Предварительно определенное количество клеток (от 1000 до 5000 клеток/мкл) в 10 мкл распределяли вертикально поверх неподвижного гидрогелевого жидкого шарика на порошковой подушке из ПТФЭ. Частицы ПТФЭ, покрытые гидрогелем, диспергируются и мигрируют к границе раздела жидкость-воздух, сливаясь со вторыми клетками, содержащими капли. Наконец, составную каплю катали по порошковому слою круговыми движениями в течение двух минут, чтобы сформировать жидкий шарик светлого цвета, содержащий как клетки, так и гидрогелевую сферу. На рисунке 1A показана система биореактора со сферой из гидрогеля, встроенной в жидкий мрамор. 9{2}Rr\) для расчета объема и площади соответственно. Соотношение сторон определяется как R / r . Все измерения проводились с использованием программного обеспечения ImageJ.
Анализ закрытия клеточного тороида
Для трехмерного анализа закрытия ран отдельные клеточные тороиды собирали из жидкого шарика. Затем с помощью наконечников для пипеток p1000 в каждую лунку 96-луночного планшета, содержащего битый жидкий шарик, вносили объем среды 50 мкл с последующим тщательным суспендированием и отбором клеточных тороидов. Собранные клеточные тороиды переносили в 384-луночный планшет с неприлипающей поверхностью. Наконец, в лунку вносили среду объемом 50 мкл, содержащую 10 нг/мл GDNF или испытуемые препараты. Светлопольные и флуоресцентные изображения получали с помощью микроскопа (Olympus IX70), оснащенного камерой Axiocan. Флуоресцентные изображения снимались с 6-часовыми интервалами в течение 24 часов. Изображения анализировали с помощью программного обеспечения ImageJ (NIH, США).
Ссылки
Вадивелу Р., Камбл Х., Шиддики М. и Нгуен Н.-Т. Микрофлюидные технологии для генерации клеточных сфероидов и их применение. Микромашины 8 , 94, https://doi.org/10.3390/mi8040094 (2017).
Артикул Google ученый
Кессель С. и др. . Высокопроизводительный метод трехмерного скрининга сфероидов опухолей для обнаружения лекарств от рака с использованием цитометрии изображения Celigo. J Lab Autom , doi: https://doi. org/10.1177/2211068216652846 (2016).
Хорват, П. и др. . Скрининг нерелевантных клеточных моделей заболеваний. Nat Rev Drug Discov , doi: https://doi.org/10.1038/nrd.2016.175 (2016).
Нантасанти, С., де Брюин, А., Ротуизен, Дж., Пеннинг, Л. К. и Шотанус, Б. А. Краткий обзор: органоиды — мощный инструмент для изучения заболеваний печени и индивидуального дизайна лечения у людей и животных. Стволовые клетки Transl Med 5 , 325–330, https://doi.org/10.5966/sctm.2015-0152 (2016).
КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый
Knight, E. & Przyborski, S. Достижения в технологиях трехмерного культивирования клеток, позволяющих создавать тканеподобные структуры in vitro . Дж Анат 227 , 746–756, https://doi. org/10.1111/joa.12257 (2015).
Артикул пабмед Google ученый
Ли, Г. Х., Ли, Дж. С., Ван, X. и Ли, С. Х. Разработка четко определенных трехмерных микротканей снизу вверх с использованием микроплатформ и биомедицинских приложений. Adv Healthc Mater 5 , 56–74, https://doi.org/10.1002/adhm.201500107 (2016).
КАС Статья пабмед Google ученый
Анастасов Н. и др. . Фенотипический скрининг радиационно-резистентных опухолевых клеток на основе 3D-микротканей с синхронизированным химиотерапевтическим лечением. Рак BMC 15 , 466, https://doi.org/10.1186/s12885-015-1481-9 (2015).
Артикул пабмед ПабМед Центральный Google ученый
Вридж, Э. Дж. и др. . Трехмерный высокопроизводительный скрининг и профилирование эмбриоидных тел в термоформованных микролуночных планшетах. Лабораторный чип 16 , 734–742, https://doi.org/10.1039/c5lc01499a (2016).
КАС Статья пабмед Google ученый
Вридж, Э. и др. . Направленная сборка и разработка нематериальных тканей со сложной архитектурой. Adv Mater 28 , 4032–4039, https://doi.org/10.1002/adma.201505723 (2016).
КАС Статья пабмед Google ученый
Масуда, Т. и др. . Микротехнологическая платформа для формирования трехмерного тороидального многоячеистого агрегата. Биомедицинские микроустройства 14 , 1085–1093, https://doi.org/10.1007/s10544-012-9713-0 (2012).
КАС Статья пабмед Google ученый
Наполитано А. П., Чай П., Дин Д. М. и Морган Дж. Р. Динамика самосборки сложных клеточных агрегатов на микроформованных неадгезивных гидрогелях. Ткань Eng 13 , 2087–2094, https://doi.org/10.1089/ten.2006.0190 (2007).
КАС Статья пабмед Google ученый
Юссеф Дж., Медсестра А.К., Фройнд Л.Б. и Морган Дж.Р. Количественная оценка сил, управляющих самосборкой трехмерных микротканей. Proc Natl Acad Sci USA 108 , 6993–6998, https://doi.org/10.1073/pnas.1102559108 (2011).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый
Sandu, I. & Fleaca, C. T. Влияние гравитации на распределение отложений, образующихся на подложке в результате испарения сидячих, висящих и зажатых висящих капель. J Коллоидный интерфейс Sci 358 , 621–625, https://doi.org/10.1016/j.jcis.2011.03.052 (2011).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья пабмед Google ученый
Ooi, C.H. и др. . Испарение бинарной смеси этанол-вода с неподвижными жидкими шариками. Ленгмюр 32 , 6097–6104, https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.6b01272 (2016).
КАС Статья пабмед Google ученый
Сарви Ф. и др. . Кардиогенез эмбриональных стволовых клеток в микробиореакторе с жидким мрамором. Adv Healthc Mater 4 , 77–86, https://doi.org/10.1002/adhm.201400138 (2015).
КАС Статья пабмед Google ученый
Khaw, M.K. и др. . Цифровая микрофлюидика с плавающим жидким шариком с магнитным приводом. Лабораторный чип 16 , 2211–2218, https://doi.org/10.1039/c6lc00378h (2016).
КАС Статья пабмед Google ученый
Ooi, C.H. и др. . Плавающий механизм из мелкого жидкого шарика. Научный представитель 6 , 21777, https://doi.org/10.1038/srep21777 (2016).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый
Оой, С. Х., Вадивелу, Р. К., Сент-Джон, Дж., Дао, Д. В. и Нгуен, Н. Т. Деформация плавающего жидкого мрамора. Мягкая материя 11 , 4576–4583, https://doi.org/10.1039/c4sm02882a (2015).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья пабмед Google ученый
«>
Вадивелу, Р. К. и др. . Создание трехмерной множественной сфероидной модели клеток обонятельной оболочки с использованием плавающих жидких шариков. Научный представитель 5 , 15083, https://doi.org/10.1038/srep15083 (2015).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый
Пол, К.Д., Хунг, В.К., Виртц, Д. и Константинопулос, К. Инженерные модели ограниченной миграции клеток. Annu Rev Biomed Eng 18 , 159–180, https://doi.org/10.1146/annurev-bioeng-071114-040654 (2016).
КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый
Дрисколл, М. К. и Данузер, Г. Количественная оценка режимов трехмерной миграции клеток. Trends Cell Biol 25 , 749–759, https://doi. org/10.1016/j.tcb.2015.09.010 (2015).
Артикул пабмед ПабМед Центральный Google ученый
Кили, П. и Нейн, А. Захват соответствующих внеклеточных матриц для исследования миграции клеток. F1000Res 4 , doi: https://doi.org/10.12688/f1000research.6623.1 (2015).
Якаб К., Неагу А., Миронов В., Марквальд Р. Р. и Форгакс Г. Создание биологических структур заданной формы с использованием самособирающихся многоклеточных систем. Proc Natl Acad Sci USA 101 , 2864–2869, https://doi.org/10.1073/pnas.0400164101 (2004).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый
Томас Д. и др. . Каркасные и бескаркасные самособирающиеся системы в регенеративной медицине. Биотехнолог Биоэнг 113 , 1155–1163, https://doi.org/10.1002/bit.25869 (2016).
КАС Статья пабмед Google ученый
Ян, З. Х. и др. . Новая возможная стратегия, основанная на подходе самосборки для достижения полной регенерации периодонта. Артиф Органы 34 , 603–609, https://doi.org/10.1111/j.1525-1594.2009.00991.x (2010).
Артикул пабмед Google ученый
Hsu, S. H. & Hsieh, P. S. Самособирающиеся сфероиды взрослых жировых стволовых клеток в сочетании с биоматериалами способствуют заживлению ран в модели восстановления кожи крыс. Регенерация раны 23 , 57–64, https://doi.org/10.1111/wrr.12239(2015).
Артикул пабмед Google ученый
«>
Фридл П. и Брокер Э. Б. Биология клеточной локомоции в трехмерном внеклеточном матриксе. Cell Mol Life Sci 57 , 41–64, https://doi.org/10.1007/s000180050498 (2000).
КАС Статья пабмед Google ученый
Liu, L., Luo, Q., Sun, J. & Song, G. Связи ядра и ядра с цитоскелетом в трехмерной миграции клеток. Exp Cell Res , doi: https://doi.org/10.1016/j.yexcr.2016.09.001 (2016).
DuRaine, G.D., Brown, W.E., Hu, JC & Athanasiou, K.A. Появление бескаркасных подходов для тканевой инженерии скелетно-мышечных хрящей. Энн Биомед Инж 43 , 543–554, https://doi.org/10.1007/s10439-014-1161-y (2015).
Артикул пабмед Google ученый
Эвенсен, Н. А. и др. . Разработка высокопроизводительного трехмерного анализа инвазии для открытия противораковых препаратов. PLoS Один 8 , e82811, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0082811 (2013).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый
Jiang, L. Y., Lv, B. & Luo, Y. Влияние конъюгата дендримера RGD-PAMAM в 3D-сфероидной культуре на пролиферацию, экспрессию и агрегацию клеток. Биоматериалы 34 , 2665–2673, https://doi.org/10.1016/j.bimaterials.2013.01.003 (2013).
КАС Статья пабмед Google ученый
Wan, A.C. Перепросмотр межклеточных взаимодействий для конструирования органоидов. Можно ли обойтись без биоматериалов? Тенденции Биотехнологии 34 , 711–721, https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2016.02.015 (2016).
КАС Статья пабмед Google ученый
«>
Роммерсвинкель Н., Ниггеманн Б., Кейл С., Занкер К. С. и Диттмар Т. Анализ миграции клеток в трехмерной коллагеновой матрице. J Vis Exp , e51963, doi: https://doi.org/10.3791/51963 (2014).
Whitehead, B.C., Bezuidenhout, D., Chokoza, C., Davies, N.H. & Goetsch, K.P. Анализ литой пробирки: трехмерный анализ in vitro для визуализации и количественной оценки горизонтального хемотаксиса и клеточной инвазии. Биотехнологии 61 , 66–72, https://doi.org/10.2144/000114442 (2016).
КАС Статья пабмед Google ученый
Сакар М.С. и др. . Клеточные силы и сборка матрикса координируют восстановление фиброзной ткани. Нац Коммуна 7 , 11036, https://doi.org/10.1038/ncomms11036 (2016).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый
«>
Госевская А. и др. . Разработка трехмерного анализа трансмиграции для тестирования взаимодействия клеток и полимеров для приложений тканевой инженерии. Ткани Eng 7 , 267–277, https://doi.org/10.1089/10763270152044134 (2001).
КАС Статья пабмед Google ученый
Чанг С. и др. . Миграция клеток в каркасы в условиях совместного культивирования на микрожидкостной платформе. Лаборатория на чипе 9 , 269–275 (2009).
КАС Статья пабмед Google ученый
Цзян З. и др. . Усиленная миграция нервных стволовых клеток микроглией, выращенной на трехмерном графеновом каркасе. Интерфейсы приложений ACS 8 , 25069–25077, https://doi.org/10.1021/acsami.6b06780 (2016).
КАС Статья пабмед Google ученый
Тимм, Д. М. и др. . Высокопроизводительный трехмерный анализ миграции клеток для скрининга токсичности с анализом макроскопических изображений на мобильных устройствах. Научный представитель 3 , 3000, https://doi.org/10.1038/srep03000 (2013).
Артикул пабмед ПабМед Центральный Google ученый
Ли, Л. и др. . Эффекты трансплантации клеток обонятельной оболочки при хроническом повреждении спинного мозга: систематический обзор и метаанализ. Евро Позвоночник J 24 , 919–930, https://doi.org/10.1007/s00586-014-3416-6 (2015).
Артикул пабмед Google ученый
Табаков, П. и др. . Функциональная регенерация супраспинальных связей у пациента с пересечением спинного мозга после трансплантации бульбарных клеток обонятельной оболочки с перемычкой периферических нервов. Пересадка клеток 23 , 16:31–16:55, https://doi.org/10.3727/096368914X685131 (2014).
Артикул пабмед Google ученый
Делавиз, Х. и др. . Трансплантация обонятельной слизистой улучшает функциональное восстановление и регенерацию аксонов после восстановления седалищного нерва у крыс. Иран Биомед J 12 , 197–202 (2008).
ПабМед Google ученый
Woodhall, E., West, A.K. & Chuah, M.I. Культивируемые клетки обонятельной оболочки экспрессируют фактор роста нервов, нейротрофический фактор головного мозга, нейротрофический фактор, полученный из линии клеток глии, и их рецепторы. Мозг Res Мол Мозг Res 88 , 203–213 (2001).
КАС Статья пабмед Google ученый
Цао, Л. и др. . Нейротрофический фактор глиальной клеточной линии способствует миграции клеток обонятельной оболочки. Глия 54 , 536–544, https://doi.org/10.1002/glia.20403 (2006).
Артикул пабмед Google ученый
Ван Ю. и др. . Нейротрофический фактор головного мозга способствует миграции клеток обонятельной оболочки через каналы TRPC. Глия 64 , 2154–2165, https://doi.org/10.1002/glia.23049 (2016).
Артикул пабмед Google ученый
Бормашенко Е. Жидкие шарики, эластичные антипригарные капли: от миниреакторов к самодвижению. Ленгмюр 33 , 663–669, https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.6b03231 (2017).
КАС Статья пабмед Google ученый
Ли, X. и др. . EGF и куркумин совместно инкапсулируют систему наночастиц/гидрогеля в качестве мощного регенерирующего агента кожи. Int J Наномедицина 11 , 3993–4009, https://doi.org/10.2147/IJN.S104350 (2016).
Артикул пабмед ПабМед Центральный Google ученый
Доган, А. К., Гумусдерелиоглу, М. и Аксоз, Э. Контролируемое высвобождение EGF и bFGF из декстрановых гидрогелей in vitro и in vivo . J Biomed Mater Res B Appl Biomater 74 , 504–510, https://doi.org/10.1002/jbm.b.30231 (2005).
ПабМед Google ученый
«>
Лао, Г. и др. . Контролируемое высвобождение эпидермального фактора роста из гидрогелей ускоряет заживление ран у крыс с диабетом. J Am Podiatr Med Assoc 102 , 89–98 (2012).
Артикул пабмед Google ученый
Крэнк, Дж. Математика диффузии . 2-е изд. (Кларендон Пресс, 1975).
Роам, Дж. Л., Нгуен, П. К. и Элберт, Д. Л. Контролируемое высвобождение и градиентное образование нейротрофического фактора, полученного из глиальных клеток человека, из каркасов на основе гепаринированных поли(этиленгликоля) микросфер. Биоматериалы 35 , 6473–6481, https://doi.org/10.1016/j.bimaterials.2014.04.027 (2014).
КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый
Латифи-Пуповци, Х. и др. . In vitro потенциал миграции и пролиферации («заживления ран») мезенхимальных стромальных клеток, полученных из мононуклеарных клеток костного мозга CD271(+) человека. Дж Трансл Мед 13 , 315, https://doi.org/10.1186/s12967-015-0676-9 (2015).
Артикул пабмед ПабМед Центральный Google ученый
Пеллитери, Р. и др. . Жизнеспособность клеток обонятельной оболочки после гипоксии и депривации сыворотки: значение для терапевтической трансплантации. J Neurosci Res 92 , 1757–1766, https://doi.org/10.1002/jnr.23442 (2014).
КАС Статья пабмед Google ученый
Хео, Ю. С. и др. . Характеристика и разрешение опосредованных испарением сдвигов осмоляльности, которые ограничивают микрожидкостную культуру клеток в поли(диметилсилоксановых) устройствах. Аналитическая химия 79 , 1126–1134 (2007).
КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый
Чоудхари, М., Шалаби, А. и Аль-Омран, А. Водоудерживающая способность и испарение известковых почв под воздействием четырех синтетических полимеров. Коммуникации в области почвоведения и анализа растений 26 , 2205–2215 (1995).
КАС Статья Google ученый
Хоар, Т. Р. и Кохейн, Д. С. Гидрогели в доставке лекарств: прогресс и проблемы. Полимер 49 , 1993–2007 (2008).
КАС Статья Google ученый
He, C., Kim, S.W. & Lee, D.S. In situ гелеобразующие блок-сополимерные гидрогели, чувствительные к раздражителям, для доставки лекарств. Журнал контролируемого выпуска 127 , 189–207 (2008).
КАС Статья пабмед Google ученый
Хаесслер У., Калинин Ю., Шварц М.А. и Ву М. Микрожидкостная платформа на основе агарозы с градиентным буфером для трехмерных исследований хемотаксиса. Биомедицинские микроустройства 11 , 827–835 (2009).
КАС Статья пабмед Google ученый
Абхьянкар В.В. и др. . Платформа для оценки хемотаксической миграции в пространственно-временной трехмерной микросреде. Лаборатория на чипе 8 , 1507–1515 (2008 г.).
MathSciNet КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый
Юссеф Дж. , Медсестра А.К., Фройнд Л. и Морган Дж.Р. Количественная оценка сил, управляющих самосборкой трехмерных микротканей. Труды Национальной академии наук 108 , 6993–6998 (2011).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Ссылки на скачивание
Благодарности
Мы признательны Австралийскому исследовательскому совету за финансовую поддержку гранта на открытие DP170100277.
Информация об авторе
Авторы и организации
School of Natural Sciences, Nathan Campus, Griffith University, 170 Kessels Road, Nathan, QLD 4111, Australia
Raja K. Vadivelu, Harshad Kamble & Ahmed Munaz
Квинслендский центр микро- и нанотехнологий, Nathan Campus, Griffith University, 170 Kessels Road, Nathan, QLD 4111, Australia
Раджа К. Вадивелу, Харшад Камбле, Ахмед Муназ и Нам-Трунг Нгуен
Авторы
Авторы публикации 90 Раджа К. Вадивелу
5
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Harshad Kamble
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Ахмед Муназ
Посмотреть публикации автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Nam-Trung Nguyen
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия
Взносы
Р.К.В. и Н.Т.Н. разработал эксперименты и написал статью. Р.К.В. провел эксперименты с клеточными культурами. Х.К. разработали численную модель и провели моделирование распределения фактора роста. Р.К.В. и А.М. оценивали данные записанных изображений. Все авторы внесли свой вклад, просмотрели и одобрили рукопись.
Авторы переписки
Переписка с Раджа К. Вадивелу или Нам-Трунг Нгуен.
Заявление об этике
Конкурирующие интересы
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов.
Дополнительная информация
Примечание издателя: Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и институциональной принадлежности.
Права и разрешения
Открытый доступ Эта статья находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License, которая разрешает использование, совместное использование, адаптацию, распространение и воспроизведение на любом носителе или в любом формате при условии, что вы укажете автора(ов) оригинала и источник, предоставьте ссылку на лицензию Creative Commons и укажите, были ли внесены изменения. Изображения или другие сторонние материалы в этой статье включены в лицензию Creative Commons для статьи, если иное не указано в кредитной строке материала. Если материал не включен в лицензию Creative Commons статьи, а ваше предполагаемое использование не разрешено законом или превышает разрешенное использование, вам необходимо получить разрешение непосредственно от правообладателя. Чтобы просмотреть копию этой лицензии, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
Перепечатка и разрешения
Об этой статье
Эту статью цитирует
Получение биосовместимых жидких шариков, стабилизированных микрочастицами пищевого стеарата, для культивирования аэробных бактерий
Шома Танака
Хироаки Окано
Масанао Имаи
Прикладная биохимия и биотехнология (2020)
Комментарии
Отправляя комментарий, вы соглашаетесь соблюдать наши Условия и Правила сообщества. Если вы обнаружите что-то оскорбительное или не соответствующее нашим условиям или правилам, отметьте это как неприемлемое.
Какие формы мы можем сделать из жидких шариков?
Виктория Корлесс | 12 ноября 2020 г.
Создание универсальных жидких мраморов, стабилизированных полимерными пластинами для большей прочности и более широкого применения.
Жидкие шарики — увлекательная область исследований, которая, возможно, не привлекает большого внимания. Однако их уникальные свойства и поведение делают их привлекательными для целого ряда интригующих применений, таких как носители материалов, датчики, миниатюрные реакторы для химических и биологических реакций и порошкообразные клеи, чувствительные к давлению.
Жидкий мрамор действительно существует в природе — Известно, что тля создает его из пади и частиц воска — , но первые синтетические аналоги появились в 2001 году. Проще говоря, это капли жидкости, покрытые слоем твердого вещества. частицы, изготовленные путем катания маленьких голых капель жидкости на слое сухого порошка. Этот внешний слой защищает и удерживает жидкое ядро мрамора, изолируя его от внешней среды.
«Несмотря на захватывающий характер и области применения жидкого мрамора, все еще существуют ограничения, которые необходимо устранить, чтобы расширить [их] возможности и разнообразие в качестве функциональной системы», — написал профессор Сюдзи Фудзи и его команда в Институте Осаки. технологии в недавней статье, опубликованной в Расширенные интерфейсы материалов .
Формирование жидкого шарика в форме куба
В предыдущих исследованиях Fujii продемонстрировала способность жидкого шарика действовать как крошечная рабочая лошадка, способная нести груз, во много раз тяжелее собственного веса, или как универсальный клей, который начинает в виде порошков, а затем под давлением превращаются в липкие клеи.
В своем текущем исследовании Fujii стремилась расширить возможности этих загадочных частиц, покрывая их полимерными пластинами вместо мелких частиц. «Цель состояла в том, чтобы создать жидкий мрамор тонкой формы с контролируемой кривизной и морфологией поверхности, а также высокой прозрачностью», — сказал Фуджи.
Стандартные протоколы обычно используют твердые частицы, которые меньше, чем частицы капель, для их стабилизации, но это часто приводит к частицам нечеткой формы и широкому распределению размеров. Кроме того, эти внешние слои обычно непрозрачны, что затрудняет четкое наблюдение за жидким ядром, и во многих случаях жидкие шарики слишком мягкие, чтобы с ними можно было обращаться, не разбивая их.
Но Фуджи и его команда задались вопросом: «Какие жидкие шарики можно изготовить, используя частицы, сравнимые по размеру с самой каплей?»
Используя этот вопрос в качестве отправной точки, исследователи создали так называемые «многогранные жидкие шарики» или пластилины, приготовленные из полимерных пластин миллиметрового размера, которые действуют как стабилизаторы и заменители порошкообразного внешнего слоя.
Процесс создания был почти таким же, с каплями воды, катящимися по гидрофобной пластине из ПЭТФ. «Форма и размер… точно контролировались путем настройки соотношения размеров капли воды по сравнению с размером ПЭТ-пластины и количеством пластин, адсорбированных на капле», — пишут авторы.
В ходе исследования были тщательно изучены кривизна, форма и размер, и команда даже смогла сделать жидкий мрамор с соотношением сторон, превышающим 800, самым большим соотношением сторон, о котором когда-либо сообщалось .
«Мы обнаружили, что можно изготавливать сверхдлинные жидкие шарики путем механического соединения почти сферических жидких шариков за счет слияния внутренней жидкой фазы», — добавил Фуджи. Они достигли этого, создав механическое напряжение для перемещения внешних пластин с помощью «маленьких палочек» (например, наконечников пипеток, игл), продемонстрировав универсальность этого метода соединения, создав жидкий мраморный алфавит, показанный ниже.
Алфавит жидкого мрамора
Этот процесс соединения также заинтриговал Фуджи и его команду, заставив их задуматься о своих покрытых металлом жидких шариках как о возможных микронасосах. «Внутренняя жидкость течет от одного жидкого мрамора к другому, используя межфазную энергию без электричества», — сказал он. «Это похоже на «жидкий диод». Этот характер микронасоса интересен, учитывая применение в микрореакторах».
Помимо лучшего контроля над размером и формой жидкого шарика, капли с полимерным покрытием продемонстрировали уникальные возможности обработки. «Их можно взять и сложить друг на друга с помощью пинцета или пальцев», — сказал Фудзи.
Следующие шаги для команды включают в себя расширение их жидких шариков за пределы жидких ядер на водной основе. «Если бы мы могли изготавливать жидкие мраморы на неводной/масляной основе, можно было бы проводить различные виды органических химических реакций, где широко используются неводные среды», — добавил Фуджи. «Использование функциональных жидкостей, таких как магнитные жидкости и ионные жидкости, также интересно, потому что мы можем ввести магнитные свойства и энергонезависимый характер».
Приятно видеть, что эта область находится на ранних стадиях развития, и с учетом широкого интереса к простым в обращении жидким каплям для применения в химии, медицинском анализе, сборе воды и трибоэлектрической генерации, будет интересно посмотреть, где это технологии берут нас.
Ссылка: Junya Fujiwara, et al. Многогранные жидкие шарики/пластилины с изменяемой формой, стабилизированные полимерными пластинами. Расширенные интерфейсы материалов (2020). DOI: 10.1002/admi.202001573
Похожие сообщения:
Электростатический метод производства жидких шариков и заполнителей, стабилизированных частицами и др., 2013). В этом раннем исследовании слой баллотини (стеклянных сфер) диаметром 100 мкм помещали на предметное стекло, покрытое политетрафторэтиленом (ПТФЭ), которое было отрицательно трибозаряжено (заряжено при трении).
Когда слой частиц подносили к капле воды, подвешенной в капилляре, стеклянные шарики внезапно подскакивали к капле энергичной «лавиной». Будучи гидрофильными, частицы поглощались каплей, заполняя ее как «мешок с шариками» и образуя жемчужноподобный агрегат жидких частиц (рис. 1) поверх слоя частиц. В последующих исследованиях трибозаряженный ПТФЭ был заменен металлической пластиной, подключенной к источнику питания постоянного тока высокого напряжения, что позволило полностью контролировать управляющий потенциал.
Рис. 1. (A) Схема метода электростатической агрегации. (B) Образование метастабильного агрегата с гидрофильными баллотинами. (C) Схема сходящейся формы силовых линий электрического поля между подложкой и каплей.
Было быстро замечено внешнее сходство между агрегатами жидких частиц, сформировавшимися в этом раннем исследовании, и жидкими шариками (LM), впервые описанными почти два десятилетия назад (Aussillous and Quéré, 2001). Основное отличие заключалось в том, что наш электростатически сформированный агрегат представлял собой каплю, полностью заполненную гидрофильными частицами, тогда как жидкие мраморы состоят из капли, заключенной в гидрофобные частицы. Тем не менее это сходство представляло интерес, поскольку ЛМ обладают некоторыми замечательными свойствами, например, чрезвычайной восстанавливаемой деформируемостью, низкой скоростью испарения и способностью вступать в несмачивающий контакт с твердыми поверхностями и плавать на воде (McHale and Newton, 2011, 2015). ; Джанардан и др., 2015). Эти свойства, в свою очередь, вдохновили ряд предлагаемых приложений для LM, включая датчики газа (Tian et al., 2010), биореакторы (Arbatan et al., 2012a,b), инкапсулирующие среды (Eshtiaghi et al., 2010; Ueno et al. al., 2014), чувствительные к давлению клеи (Fujii et al., 2016a) и носители для доставки материалов (Paven et al., 2016; Kawashima et al., 2017).
LM обычно формируют путем прокатки капли жидкости по слою гидрофобных частиц, которые прилипают к поверхности раздела воздух-жидкость. Ясно, что агрегаты, сформировавшиеся в наших ранних экспериментах с гидрофильными частицами, не могут быть образованы этим методом, так как жидкость просто впитается в слой частиц. Вскоре было установлено, что менее гидрофильные материалы в виде частиц, такие как полиметилметакрилат (ПММА) (Jarrett et al., 2014), уголь и сфалерит ((Zn,Fe)S) (Jarrett et al., 2016a), могут быть переносятся в каплю электростатическим процессом и что они остаются на границе раздела воздух-вода, а не смачиваются и, таким образом, интернализируются, как баллотини в начальном эксперименте. Это открыло перспективу электростатически сформированных «сложных жидких шариков» (CLM), состоящих из жидкокапельного ядра с интернализованными гидрофильными частицами, окруженного и стабилизированного оболочкой из гидрофобных частиц (рис. 2А). Впервые они были получены с интернализованными частицами кремнезема и оболочкой из частиц сфалерита (Jarrett et al., 2016b). Предполагаемая структура ядро-оболочка была подтверждена путем захвата, заливки смолой и разрезания отдельных мраморов (Jarrett et al. , 2016a). Можно легко представить множество применений структуры этого типа, например, доставка и контролируемое высвобождение фармацевтических порошков и водосберегающая промывка/сбор загрязнителей порошка. Контролируемое производство этих видов структурированных заполнителей было основной целью наших последующих исследований.
Рис. 2. (A) Схема сложного жидкого мрамора и CLM, образованных из частиц кремнезема и сфалерита (Jarrett et al., 2016b). (B) Агрегат, образованный частицами полистирола/полипропилена (допированного ионами хлорида) размером 80 мкм (Thomas et al., 2018). (C) Перенос и интернализация частиц PDEA-PS каплей с pH 5,6 и потенциалом возбуждения 2,5 кВ (Ireland et al., 2018). (D) Формирование жидкого мрамора с частицами корицы диаметром 90–125 мкм. (E) Формирование крупной «пушистой» структуры со съедобными частицами CaCO ₃. (F) Башенные конструкции, образованные из (i) частиц угля (ii) угля и кремнезема (iii) частиц PS/PPy размером 80 мкм (легированных ионами хлорида).
Процесс электростатического переноса
В процессе электростатического формирования капилляр (и, следовательно, капля) заземлялись с помощью электрометра, который регистрировал поток отрицательного заряда, переносимый частицами на каплю и оттуда на землю. Здесь и в более поздних экспериментах не всегда было ясно, были ли силы, перемещающие частицы из слоя в каплю, в первую очередь обусловлены тем, что им просто сообщался суммарный заряд от смещенной подложки через слой, или в первую очередь силы диэлектрофореза (когда поляризованные частицы притягиваются к области более сильного электрического поля, где силовые линии сходятся на капле, как показано на рисунке 1) (Джонс, 2003). В уже описанном эксперименте Баллотини значительное количество заряда (более 200 мкКл·кг ^-1 ) было измерено при перетекании из капли на землю во время переноса частиц, что подтверждает начальный суммарный заряд частиц, несмотря на относительно низкую проводимость натриево-известкового стекла (~10 ^-10 См·м ^-1 ) (Грейер, 1996). В настоящее время наша группа работает над численными моделями геометрии электрического поля и сил, действующих на частицы, задача, усложненная деформацией капли в поле, которая сама по себе может быть осложнена присутствием частиц на границе воздух-вода.
Влияние проводимости поверхности частиц было изучено непосредственно с использованием частиц полистирола (PS), несущих оболочку из полипиррола (PPy), которая может быть легирована для проведения электричества (рис. 2B). Поскольку компонент сердцевины (ПС) остается одинаковым для допированных и раздопированных частиц, то же самое происходит с плотностью, диэлектрической проницаемостью и другими объемными свойствами. Сравнение легированных и делегированных частиц PS/PPy показало, что при больших значениях управляющего потенциала проводящие частицы легче извлекаются из слоя, чем непроводящие. Неясно, какой механизм здесь задействован, поскольку проводимость определяет скорость переноса заряда, вероятно, он связан с перегруппировкой заряда при выбросе частицы из слоя (Thomas et al. , 2018). Также считается, что поверхностная проводимость влияет на скорость, с которой частицы выбрасываются после переноса в каплю, и, таким образом, на скорость, с которой частицы прыгают в каплю после начала переноса.
Тем временем, однако, можно сделать некоторые качественные наблюдения и гипотезы о механике системы. Очевидно, что способность частиц прыгать в каплю из слоя частиц зависит не только от электростатической подъемной силы, преодолевающей их вес, и чрезвычайно важны также межчастичное сцепление и трение. Некоторые из этих когезионных эффектов, например притяжение Ван-дер-Ваальса и механическое запутывание/структурное запирание, присутствуют в отсутствие внешнего электрического поля. Другие, такие как диэлектрофоретическая когезия (Moncada-Hernandez et al., 2014), вступают в игру из-за электрического поля между смещенной подложкой и каплей. Нам не удалось перенести очень мелкие порошки (менее ~ 5 мкм), предположительно из-за когезии. Когда эти мелкие порошки действительно прыгают в каплю, они имеют тенденцию делать это в виде зерен, состоящих из многих частиц, как это наблюдается для частиц PDEA-PS, обсуждаемых далее в этой статье.
Одним любопытным атрибутом оригинальных экспериментов с Баллотини был лавинный феномен (Liyanaarachchi et al., 2013). По мере того, как слой частиц постепенно приближался к капле, можно было ожидать, что частицы будут постепенно отрываться от верхней части слоя. Вместо этого, за исключением одного или двух отдельных предшественников, все частицы перепрыгивали из слоя в каплю в виде взрывного каскада, продолжавшегося менее полсекунды, как только было достигнуто критическое расстояние между слоями капли. Геометрия сходящегося электрического поля, показанная на рис. 1, оказывает радиально-внутреннее усилие на кровать в горизонтальной плоскости в дополнение к большей вертикальной силе. Кровать по существу сжимается горизонтально внутрь, в то же время, когда она поднимается вертикально. Это в некотором роде аналогично тому, как вертикальная нагрузка на арку «скрепляет» конструкцию, за исключением того, что форма арки распределяет одноосную вертикальную силу по горизонтали, тогда как в существующей системе само поле имеет горизонтальную составляющую. В обоих случаях существует предел вертикальной нагрузки, которую конструкция может выдержать без разрушения, и в этой точке происходит сход лавины. Для порошка в простейшем случае эта точка задается критерием Мора-Кулона (Labuz, Zang, 2012), согласно которому сдвиговое и нормальное напряжение при текучести имеют положительную линейную зависимость (т.е. при большем сжимающем напряжении , для текучести требуется большее напряжение сдвига). Количественная механическая модель электростатического напряжения в пласте, предполагающая критерий текучести Мора-Кулона, подтверждает этот механизм (Ireland et al., 2015).
Взаимодействие частиц с каплями
Следует отметить, что такие материалы, как ПММА, сфалерит и уголь, не являются «гидрофобными» в том смысле, что угол контакта с водой превышает 90°. Таким образом, хотя они не диспергируются в жидкости, как диоксид кремния, и, как ожидается, останутся на поверхности раздела, они, тем не менее, должны находиться более чем наполовину погруженными в жидкую фазу. Поэтому нельзя ожидать образования действительно стабильных LM с этими твердыми частицами, поскольку они не инкапсулируют жидкость должным образом. Это наблюдалось с ПММА, который не образовывал устойчивых мраморов, но не с углем и сфалеритом, которые образовывали. Частицы ПММА сообщают о значениях контактного угла ~65–85° (Бриггс и др., 19).90; Ma et al., 2007), по сравнению с ~75°–90° для частиц сфалерита (Subrahmanyam et al., 1996) и ~70°–90° для угля в зависимости от содержания углерода (Keller, 1987). Разница, по-видимому, заключается в том, что частицы ПММА были сферическими, тогда как сфалерит и уголь имели более угловатую форму, с острыми краями и точками, к которым можно было прикрепить линию контакта воздух-вода. Эти и другие частицы неправильной формы неоднократно демонстрировали, что способность проникать через границу раздела воздух-вода зависит не только от смачиваемости. Это особенно относится к этому процессу электростатического формирования, который имеет тенденцию быть более «щадящим», чем прямой механический контакт с капельным слоем.
Эксперименты, проведенные с частицами PS, позволили глубже понять эти явления (Ireland et al., 2016). Хотя они имели гидрофильный химический состав поверхности, шероховатость их поверхности и поведение при агрегации, как правило, приводили к метастабильному режиму смачивания Кэсси-Бакстера (Murakami and Bismarck, 2010), что позволяло им образовывать стабильные жидкие мраморы. Это можно рассматривать почти как микромасштабный эквивалент макроскопической морфологической неправильности сфалерита и угольных частиц. Возможно, наиболее интересными были различия между этими жидкими шариками и теми, которые образовались в результате прямого механического контакта, такого как прокатка. Ранее считалось общепринятым, что максимальное отношение диаметра частиц к диаметру капель, необходимое для образования стабильных жидких шариков методами прямого контакта, составляло ~1:25 (Eshtiaghi and Hapgood, 2012). Используя метод электростатического формования, можно было сформировать стабильные жидкие шарики полистирола с отношением диаметра частиц к диаметру капель до ~ 1:12. Кроме того, в некоторых случаях образовывалась очень толстая, стабильная оболочка частиц, совершенно не похожая на более тонкий слой, наблюдаемый на окатанных мраморах. Предполагается, что эти уникальные свойства электростатически сформированных ЛМ обусловлены относительно спокойным, свободным от сдвига характером процесса по сравнению с прямоконтактным формированием, которое с большей вероятностью отрывает крупные частицы и разрушает более толстые оболочечные структуры по мере их образования. .
Частицы, реагирующие на раздражители
Как уже упоминалось, контролируемое производство структурированных агрегатов было основной целью исследований нашей группы. Потенциально полезным инструментом управления процессом является использование материалов, реагирующих на стимулы. Было проведено множество исследований по формированию жидких мраморов в прямом контакте с использованием материалов, смачиваемость которых может быть вызвана изменением pH, температуры, света и других факторов (Fujii et al. , 2016b). Наша группа начала расширять эти исследования на электростатически сформированные агрегаты, используя частицы PS, несущие на своей поверхности pH-чувствительный поли[2-(диэтиламино)этилметакрилат] (PDEA) стерический стабилизатор (Ireland et al., 2018). PDEA проявляет гидрофильное поведение ниже pH ~ 7 и гидрофобное поведение выше pH ~ 8 (Bütün et al., 2001; Kido et al., 2018). Эти протонированные частицы PDEA-PS, которые были приготовлены путем высушивания кислотной дисперсии, склонны слипаться в зерна, в которых они перескакивают со слоя в каплю, вместо того, чтобы переноситься в виде отдельных частиц. Эти зерна изначально прилипают к границе раздела воздух-вода, так как промежутки между частицами заполнены воздухом. Затем они интернализуются каплей, когда вода проникает в междоузлия, как показано на рисунке 2C. Образовавшийся таким образом агрегат можно рассматривать как своего рода «метастабильный жидкий мрамор». Важно отметить, что анализ кинетики процесса переноса и интернализации частиц показал, что он был намного более быстрым, когда рН капли был ниже 7, чем когда он был выше 8, что позволяет достичь желаемого результата. В настоящее время наша группа расширяет эту работу над материалами, реагирующими на стимулы, путем изучения электростатической агрегации с использованием частиц, покрытых чувствительным к температуре полимером.
Съедобные частицы, экзотические структуры
Еще более примечательные явления произошли при попытках сформировать жидкий мрамор и другие агрегаты с использованием съедобных частиц. С самого начала этой работы наша группа занималась пищевыми и фармацевтическими применениями простых и сложных жидких мраморов, но многие из них сложны и их трудно охарактеризовать физически и химически. С другой стороны, эта сложность может привести к богатому поведению во время электростатической агрегации. Например, были проведены эксперименты со слабо гидрофобной корицей и гидрофильным пищевым карбонатом кальция. Корица состояла в основном из удлиненных игольчатых структур. Они имеют тенденцию ориентироваться на электрическое поле и образовывать сквозные цепочки, часто неразрывно тянущиеся от капли до слоя частиц корицы — эффект, часто наблюдаемый в удлиненных диэлектрических частицах, таких как семена травы (Jones, 2003). Поскольку силовые линии электрического поля вблизи поверхности капли были перпендикулярны границе раздела воздух-вода, частицы корицы имели тенденцию торчать прямо после прикрепления, как игольчатая подушечка. Это имело еще один неожиданный результат, заключающийся в получении чрезвычайно стабильных жидких шариков при очень малом покрытии поверхности раздела, как показано на рисунке 2D. Направленные наружу игольчатые частицы сохраняли значительное расстояние между каплей и слоем частиц даже при сильной деформации, несмотря на то, что между частицами была четко видна граница раздела воздух-вода! Отдельные частицы карбоната кальция представляли собой сферы размером 20 мкм с шероховатой поверхностью, но они имели тенденцию распадаться на более сложные структуры при умеренном напряжении сдвига. На рис. 2Е показан результат одного эксперимента, в котором образовалась необыкновенная «пушистая» структура, намного крупнее исходной капли. Литературные значения диэлектрической проницаемости карбоната кальция составляют 8,0–9. 0,0 (Справочник CRC по химии и физике, 2005 г.) — в несколько раз больше, чем для других материалов, упомянутых в этой статье, которые составляют около 1,0–3,0. Эта относительно высокая диэлектрическая проницаемость, возможно, способствовала наблюдаемому поведению, способствуя диэлектрофоретической цепи (Jones, 2003). В любом случае трудно понять, как наблюдаемые структуры, образованные частицами корицы и карбоната кальция, могли быть получены путем прокатки капли по слою частиц.
Мы уже видели, что частицы неправильной формы могут образовывать стабильные жидкие шарики, даже если химический состав их поверхности является гидрофильным. Еще одним поразительным результатом неправильной формы является образование самонесущих башенных структур в процессе переноса частиц (Jarrett et al., 2016b). На рисунке 2F показаны некоторые из них. В случае угля и сфалерита частицы не могут проникнуть через границу воздух-вода и скапливаются снаружи капли. Это накопление наиболее заметно на нижней стороне капли, где напряженность электрического поля наибольшая, а путь переноса частиц самый короткий, и начинает формироваться сталактитоподобный выступ. Выступ дополнительно концентрирует электрическое поле и сокращает путь переноса частиц, а это означает, что последующие частицы предпочтительно прыгают к концу выступа, который продолжает удлиняться до тех пор, пока не встретится со слоем частиц и не сформирует столб типа, показанного на рисунке 2F (i). ). Во многих случаях эта структура продолжает стоять даже после отделения от капилляра. Рисунок 2F(ii) показывает еще более сложную структуру, которая сочетает в себе черты башен частиц и сложных жидких шариков, как описано выше. Он был получен путем укладки слоя частиц, состоящего из слоя гидрофильного кремнезема поверх слоя умеренно гидрофобного угля. Первоначально к капле подскакивал только кремнезем, заполняя ее, как и в начальных экспериментах Баллотини. Затем частицы угля выпрыгивали наружу из капли, скапливались на ее нижней стороне и образовывали столб, как описано выше. Получившаяся конструкция башни напоминала угольный бокал, содержащий сферический агрегат кремнезема. Эти башенные структуры сохранялись даже после извлечения из капилляра и сушки. Это было не так со всеми такими башнями частиц. То, что показано на рисунке 2F(iii), состоит из гидрофильных частиц PS/PPy (легированных ионами хлорида). Они были сферическими и, следовательно, не имели взаимосвязанной структурной устойчивости угля и сфалерита. В отличие от конструкций из угля и сфалерита, башни PS/PPy разрушились при сушке. Предполагается, что башни PS/PPy удерживались вместе капиллярными силами из-за воды из капли, которая проникла во всю конструкцию.
Выводы
Эксперименты, которые мы описали, являются лишь небольшой выборкой из широкого спектра материалов в виде частиц, которые можно агрегировать таким образом, а также физических свойств и структур жидких частиц, которые можно создать с их помощью. Например, мы только начали исследовать влияние на процесс механических, электрических и химических свойств капельной жидкости. Ключевой урок этой работы заключается в том, что результаты , а не ограничены воображением — многие из них были поразительно неожиданными! Имея такие богатые возможности, критически важным вопросом становится контроль над процессом. В настоящее время мы изучаем, как можно использовать геометрию системы, состав и структуру слоя и чувствительные к воздействиям материалы для создания точной и легко воспроизводимой структуры заполнителя с желаемым набором свойств. Эти исследования направлены на то, чтобы превратить явно мощный и гибкий процесс производства заполнителей в практичный и полезный инструмент для различных отраслей промышленности.
Вклад авторов
Все авторы внесли свой вклад в написание статьи. SF синтезировал частицы, если не указано иное. CT и BL выполнили эксперименты, нигде больше не опубликованные.
Финансирование
Эта работа была поддержана Двусторонними совместными исследовательскими проектами JSPS-OP (Австралия) (грант № 16039901-000541) и Электростатическим формированием жидких мраморов (Проект Открытия Австралийского исследовательского совета, DP170100578.). CT и BL благодарят правительство Австралии за получение стипендии в рамках Программы подготовки исследователей (RTP).
Заявление о конфликте интересов
Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Благодарности
Г-н Эдди О’Рейли выражает благодарность за помощь в фотографировании и вклад в рис. 2. Компания Shiraishi Kogyo Kaisha Ltd. выражает благодарность за любезное пожертвование в виде частиц CaCO ₃.
Ссылки
Арбатан Т., Аль-Аббуди А., Сарви Ф., Чан П. П. и Шен В. (2012a). Опухоль внутри жемчужной капли. Доп. Здоровьеc. Матер. 1, 467–469. doi: 10.1002/adhm.201200050
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Арбатан Т., Ли Л., Тиан Дж. и Шен В. (2012b). Жидкие шарики как микробиореакторы для быстрого определения группы крови. Доп. Здоровьеc. Матер. 1, 80–83. doi: 10.1002/adhm.201100016
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Aussillous, P. , and Quéré, D. (2001). Жидкие шарики. Природа 411, 924–927. doi: 10.1038/35082026
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Бриггс Д., Чан Х., Хирн М. Дж., Макбрайар Д. И. и Манро Х. С. (1990). Контактный угол полиметилметакрилата, отлитого со стеклом. Ленгмюр 6, 420–424. doi: 10.1021/la00092a023
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Бютюн, В., Армес, С.П., и Биллингем, Северная Каролина (2001). Синтез и свойства водных растворов почти монодисперсных гомополимеров метакрилата третичного амина и диблок-сополимеров. Полимер 42, 5993–6008. doi: 10.1016/S0032-3861(01)00066-0
CrossRef Full Text | Google Scholar
CRC Справочник по химии и физике (2005 г.). Интернет-версия 2005 г. , изд. Д. Р. Лиде (Бока-Ратон, Флорида: CRC Press).
Эштиаги, Н., и Хэпгуд, К.П. (2012). Количественная основа для образования жидких шариков и полых гранул из гидрофобных порошков. Порошковая технология. 223, 65–76. doi: 10.1016/j.powtec.2011.05.007
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar
Эштиаги, Н., Лю, Дж. Дж. С., и Хэпгуд, К. П. (2010). Формирование полых гранул из жидких мраморов: небольшие эксперименты. Порошковая технология. 197, 184–195. doi: 10.1016/j.powtec.2009.09.013
CrossRef Full Text | Google Scholar
Фуджи С., Савада С., Накаяма С., Каппл М., Уэно К., Шитадзима К. и др. (2016а). Чувствительный к давлению клей-порошок. Матер. Гориз. 3, 47–52. дои: 10.1039/C5MH00203F
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar
Фуджи С., Юса С. и Накамура Ю. (2016b). Жидкие шарики, реагирующие на раздражители: контролирующие структуру, форму, стабильность и движение. Доп. Функц. Матер. 26, 7206–7223. doi: 10.1002/adfm.201603223
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Грейер, Г. Х. (1996). «Измерения удельного сопротивления материалов RPC», в материалах Proceeding of the Third International Workshop on Resistive Plate Chambers и связанных с ними детекторах, Scientifica Acta Quaderni del dottorato XI (Павия), 285–295.
Google Scholar
Ирландия, П. М., Кидо, К., Уэббер, Г. Б., Фуджи, С., и Ванлесс, Э. Дж. (2018). Чувствительные к рН агрегаты частиц и жидкости — кинетика электростатического образования. Фронт. хим. 6:215. doi: 10.3389/fchem.2018.00215
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Ирландия П. М., Нода М., Джарретт Э., Фуджи С., Накамура Ю., Ванлесс Э. Дж. и др. (2016). Электростатическое образование жидких шариков — влияние размера капли и размера частиц. Порошковая технология. 303, 55–58. doi: 10.1016/j.powtec.2016.08.036
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ирландия, П. М., Уэббер, Г. Б., Джарретт, Э. Д., и Галвин, К. П. (2015). Взаимодействие слоя частиц с каплей под действием приложенного электрического поля. J. Phys. конф. сер. 646:012027. doi: 10.1088/1742-6596/646/1/012027
CrossRef Full Text | Google Scholar
Джанардан Н., Панчагнула М. В. и Бормашенко Э. (2015). Жидкие мраморы: физика и приложения. Садхана акад. проц. англ. науч. 40, 653–671. doi: 10.1007/s12046-015-0365-7
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Джарретт Э. Д., Галвин К. П., Айрленд П. М. и Уэббер Г. Б. (2014). Сбор мелких частиц каплей воды под действием приложенного электрического поля. Проц. CHEMECA 2014, 28 сентября — 1 октября 2014 г. , (Перт, Вашингтон).
Google Scholar
Джарретт Э., Айрленд П. М., Уэббер Г. Б. и Ванлесс Э. Дж. (2016a). «Электростатическая агрегация минеральных частиц вокруг капли воды», в Proceedings of CHEMECA 2016, 25-28 сентября 2016 , (Аделаида, ЮАР).
Google Scholar
Джарретт Э., Айрленд П. М., Уэббер Г. Б. и Ванлесс Э. Дж. (2016b). Частично-жидкие структуры, образованные электрическими полями. Порошковая технология. 297, 1–7. doi: 10.1016/j.powtec.2016.04.021
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Джонс, Т. Б. (2003). Основы теории диэлектрофореза и электровращения. IEEE англ. Мед. биол. Маг. 22, 33–42. дои: 10.1109/MEMB.2003.1304999
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Кавасима Х., Павен М., Маяма Х., Батт Х. Дж., Накамура Ю. и Фуджи С. (2017). Перенос материалов из воды на твердые поверхности с помощью жидких мраморов. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 9, 33351–33359. doi: 10.1021/acsami.7b11375
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Келлер, Д. В. (1987). Краевой угол воды на угле. Коллоидный прибой. 22, 21–35. doi: 10.1016/0166-6622(87)80003-3
CrossRef Full Text | Google Scholar
Кидо К., Айрленд П. М., Секидо Т., Ванлесс Э. Дж., Уэббер Г. Б., Накамура Ю. и др. (2018). Формирование жидких мраморов с использованием рН-чувствительных частиц: прокатка против электростатических методов. Ленгмюр 34, 4970–4979. doi: 10.1021/acs.langmuir.7b04204
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Лабуз Дж. Ф. и Занг А. (2012). Критерий разрушения Мора-Кулона. Рок Мех. Рок инж. 45, 975–979. doi: 10.1007/s00603-012-0281-7
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Лиянаараччи, К. Р., Айрленд, П. М., Уэббер, Г. Б., и Галвин, К. П. (2013). Электростатическое формирование жидких мраморов и агломератов. Заяв. физ. лат. 103:054105. doi: 10.1063/1.4817586
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Ma, Y., Cao, X.Y., Feng, X.J., Ma, Y.M., and Zou, H. (2007). Изготовление супергидрофобной пленки из ПММА с собственным краевым углом смачивания водой менее 90 градусов. Полимер 48, 7455–7460. doi: 10.1016/j.polymer.2007.10.038
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Макхейл Г. и Ньютон М.И. (2011). Жидкие мраморы: принципы и применение. Мягкая материя 7, 5473–5481. doi: 10.1039/c1sm05066d
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Макхейл, Г., и Ньютон, М.И. (2015). Жидкие шарики: актуальный контекст мягкой материи и недавний прогресс. Мягкая материя 11, 2530–2546. дои: 10.1039/C5SM00084J
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Монкада-Эрнандес, Х., Наглер, Э., и Минерик, А. Р. (2014). Теоретическое и экспериментальное исследование влияния взаимодействия частиц на индуцированные дипольные моменты и диэлектрофоретические отклики множественных цепочек частиц. Электрофорез 35, 1803–1813. doi: 10.1002/elps.201300636
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Мураками Р. и Бисмарк А. (2010). Материалы, стабилизированные частицами: сухие масла и (полимеризованные) неводные пены. Доп. Функц. Матер. 20, 732–737. doi: 10.1002/adfm.200
7
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Павен М., Маяма Х., Секидо Т., Батт Х.-Дж., Накамура Ю. и Фуджи С. (2016). Легкая доставка и выпуск материалов с использованием жидких шариков. Доп. Функц. Матер. 26, 3199–3206. doi: 10.1002/adfm.201600034
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Subrahmanyam, T. V., Prestidge, CA, and Ralston, J. (1996). Краевой угол и анализ поверхности частиц сфалерита. Шахтер. англ. 9, 727–741.
Google Scholar
Томас, К. А., Кидо, К., Кавасима, Х., Фуджи, С., Айрленд, П. М., Уэббер, Г. Б., и др. (2018). Электростатическое образование стабилизированных полимерными частицами жидких шариков и метастабильных капель — эффект проводимости латексной оболочки. J. Коллоидный интерфейс Sci. 529, 486–504. doi: 10.1016/j.jcis.2018.04.044
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Тиан Дж., Арбатан Т., Ли Х. и Шен В. (2010). Жидкий мрамор для обнаружения газов. Хим. коммун. 46, 4734–4736. doi: 10.1039/c001317j
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Уэно К., Хамасаки С., Ванлесс Э. Дж., Накамура Ю. и Фуджи С. (2014). Микрокапсулы, изготовленные из жидких мраморов, стабилизированных частицами латекса. Ленгмюр 30, 3051–3059. doi: 10.1021/la5003435
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Литейный мрамор: технология и производство
Популярные
Мрамор
считается одним из самых привлекательных материалов с точки зрения эстетических и технических и эксплуатационных качеств. Однако использование этого камня сопряжено с трудностями в обработке и транспортировке. И это не говоря о высокой стоимости природного минерала. Собственно, такая же ситуация наблюдается и с рядом других горных пород, в том числе с гранитом. Избавиться от таких недостатков позволяют технологии производства искусственных аналогов. В частности, литой мрамор имеет более доступную цену и позволяет получить желаемую форму конечного изделия еще на этапе изготовления. Это может быть предмет интерьера, чисто декоративный элемент садового убранства или панно для облицовки. Конечно, о полном сходстве с природным прототипом в случае композиционных материалов говорить не приходится, но по основным характеристикам имитация себя оправдывает.
Что такое литой мрамор?
Это материал, который создан на полимерной основе с включением наполнителей. Сама технология производства предполагает широкие возможности изменения эстетических свойств этого камня. По сравнению с натуральным мрамором композитный аналог позволяет использовать любые цветовые оттенки, не ограничиваясь размерами изделия. Также следует отметить и отличие от классической технологии производства искусственных камней. В отличие от материалов, созданных с использованием цемента, литой мрамор предполагает использование полимеров в качестве связующего. Благодаря этой технологической особенности достигаются высокие эксплуатационные свойства. Среди них отмечают: монолитность, влагостойкость, оптимальную теплопроводность и др.
Технология производства
Несмотря на широкий спектр положительных качеств, процесс производства мрамора достаточно прост. Предприятия используют для этой цели специальные матричные формы, в которых находится подготовленная сырьевая база. Формирование конечного изделия происходит формованием – емкость заполняется смесью наполнителя и добавок, которая впоследствии затвердевает. В то же время существует несколько способов получения литьевого мрамора. Технология по стандартной схеме предполагает использование полиэфирных смол. При введении этого компонента на выходе получается продукт, который можно использовать в отделке дома. Именно по этой технологии производятся детали и целые предметы интерьера. На практике особенность литого мрамора ощущается даже при обычном прикосновении — материал отдает тепло. Это качество отличает камень от натурального мрамора и гранита.
Формы для изделий
Во многом осуществление технологического процесса зависит от используемого оборудования, основным элементом которого является упомянутая форма, то есть матрица. На рынке существует готовое оборудование, но в большинстве случаев производители закупают матрицы по спецзаказу. Дело в том, что формы для литого мрамора определяют, каким будет конечный продукт. Поэтому о стандартах исполнения такого оборудования речь не идет – каждый производитель стремится сделать свою продукцию уникальной, и поэтому матричные конструкции разрабатываются как авторские конструкции с уникальными размерами и фактурами. Другое дело, что в каждом конкретном случае к материалу изготовления форм предъявляются высокие требования. Обычно используется композитный материал, близкий по характеристикам к пластику, но, конечно же, гораздо более прочный и долговечный.
Сырье для литого мрамора
Помимо формы, такие изделия различаются по составу. Стандартный набор компонентов включает наполнитель, полиэфирную смолу и гелькоут. Основой является наполнитель, который, кстати, является наиболее доступным компонентом сырьевого комплекта. Обычно таким компонентом смеси являются каменные или бетонные отходы. Что касается гелькоута, то он относится к специализированным добавкам. Благодаря этому элементу достигается высокая прочность и влагостойкость – свойства, которыми обладает качественный литой мрамор. Производство материала также предполагает введение полиэфирных смол. Это важный компонент, благодаря которому продукт приобретает прочность структуры и оптимальную вязкость.
Изделия на основе литого мрамора
Гибкость производственного процесса позволяет нам разнообразить формы и размеры получаемых изделий. За эту особенность материал ценят любители оригинальных дизайнерских решений. Специалисты выделяют три основных направления, в которых работают производители данной продукции. К первой группе относятся материалы, предназначенные для облицовки: плитка, фасадные панели, каменные плиты и др. Ко второй группе относятся изделия из литого мрамора в виде предметов интерьера и мебели. Это могут быть столешницы, вазоны, подсвечники, кухонные поверхности и другие предметы. Однако наибольший интерес у истинных ценителей литого мрамора вызывают изделия, из которых состоят лестничные конструкции. Производители формируют целые серии, в которых можно найти ступени, поручни, балюстрады и другие аксессуары.
Характеристики литого промышленного мрамора
Этот вид искусственного мрамора еще называют полимербетоном. Его особенность заключается в отсутствии декоративных качеств и повышенных свойствах вибро- и химической стойкости. Эти характеристики и определили сферу использования материала. Обычно его используют в конструкциях, требующих защиты от физических воздействий. В частности, литой мрамор промышленного назначения используется при изготовлении площадок для станков и оборудования, емкостей для химических составов, волноломов, водоотводных конструкций и т.д. Надо сказать, что по долговечности этот материал значительно превосходит традиционные бетонные конструкции. и ударопрочность.
Производители
Отечественные предприятия пока только осваивают данную технологию, опираясь на опыт зарубежных компаний. Тем не менее, на рынке можно найти вполне качественную продукцию. Высокий уровень технических и эксплуатационных показателей своей продукции демонстрируют такие производители литого мрамора, как Санола, Австром и Декорлит. Компания Royal Cream Stone, имеющая собственные предприятия в Казахстане и Европе, также предлагает широкий ассортимент. Особенностью предложений от этих производителей является возможность сотрудничества по индивидуальным заказам, что позволяет приобрести уникальные по форме и фактурному исполнению изделия из литого мрамора.
Также стоит отметить, что изготовление мрамора по литьевой технологии доступно частным мастерам. Закупка сырья составляет минимальную долю от общей стоимости продукта. По некоторым оценкам, стандартный размер столешницы имеет стоимость 500-600 рублей. Конечно, для его изготовления помимо сырья потребуется специальное оборудование в виде той же матрицы. Поэтому рассчитывать на такое предприятие следует только в случае регулярного использования техники.
Литой мрамор Отзывы
Конечно, на рынке встречаются разные материалы, но в лучших образцах искусственные камни по некоторым параметрам даже превосходят природные аналоги. Владельцы мебели, например, отмечают уникальные цветовые и фактурные решения. Со временем текстура на поверхностях не тускнеет даже в неблагоприятных условиях эксплуатации. Отмечаются также технические и физические преимущества литого мрамора. Отзывы, например, подчеркивают устойчивость конструкций к процессам разрушения под воздействием внешних факторов. В большинстве своем такой мрамор допускает прямой контакт с водой, поэтому его можно использовать как в ванной, так и на улице. В обоих случаях владельцы не сообщили о вредном воздействии на характеристики материала.
Заключение
При всех положительных сторонах использования искусственного камня лишь в редких случаях дизайнерам удается повторить тот же стилистический эффект, который достигается при использовании натурального камня. В связи с этим изготовление литого мрамора является наиболее выгодным из-за разнообразия декоративных вариаций. Кроме того, себестоимость производства этого материала позволяет минимизировать конечную цену изделия. Тем, кто хочет украсить свой дом благородным минералом, но не имеет соответствующих финансовых возможностей, есть смысл обратиться к литью мрамора. Его можно использовать не только как декоративный элемент, но и как полноценный строительный материал. Облицовка стен и формирование лестничных конструкций — это лишь часть областей, в которых можно раскрыть преимущества этого превосходного камня.

24.03.2016
0
0
Деловые статьи
Поделись этим:
Читайте также
Оборудование для производства искусственного мрамора и технология изготовления
Свой бизнес: производство жидкого камня. Бизнес-план производства искусственного камня: оборудование и необходимые документы
Технология и оборудование для производства декоративного камня
Облицовочный камень: оборудование для производства облицовочного камня
Свой бизнес: изготовление памятников. Технология и оборудование для изготовления памятников
Особенности изготовления и необходимое оборудование для производства пенополистирольных блоков
Производство обуви из ЭВА. Необходимое оборудование
Новости партнеров
Процесс производства искусственного мрамора
— Utand Stone Machinery
Преимущество: процесс производства искусственного мрамора
высоко автоматизирован, а производимый мрамор имеет хорошую прочность на сжатие и естественную текстуру.
Персонаж:
Экономика вторичной переработки, объединяющая концепции утилизации отходов, повторного использования ресурсов, энергосбережения и экологичного производства.
Мощность:
электрическая
Электронная почта: info@utand. com
Получить подробную информацию Техническая информация и предложение
Описание процесса производства искусственного мрамора мрамор или кальцит, доломит, кварцевый песок, стеклянный порошок и другой неорганический порошок, а также необходимое количество антипирена, цвета и так далее. Его формуют и затвердевают путем смешивания ингредиентов, керамического литья, вибропрессования, экструзии и другими методами.
Машина для производства искусственного мрамора
Процесс производства искусственного мрамора разработан в соответствии с проблемами фактического использования природного камня. Он добился больших успехов в области влагостойкости, кислотостойкости, термостойкости и лоскутного шитья.
Конечно, у рукотворных вещей есть рукотворные недостатки. Как правило, искусственный камень недостаточно натуральный, а его текстура относительно искусственная, поэтому его часто используют в местах с повышенными практическими требованиями, таких как шкафы, и в некоторых суровых условиях, таких как кухни, туалеты и т. д.; подоконники, полы и другие места с сильной отделкой используются редко.
видео процесса производства искусственного мрамора
Это видео процесса производства искусственного мрамора нашего клиента, покажите, как процесс производства искусственного мрамора?

Процесс производства искусственного мрамора
Ютанд Процесс производства искусственного мрамора
Ютанд Многие виды процесса производства искусственного мрамора были запатентованы. Высококачественный искусственный мрамор можно отрегулировать вручную, с различными дизайнами и цветами, хорошей гибкостью, без очевидной обработки соединений, сильным общим ощущением и красочностью, с высокой твердостью, отсутствием повреждений, коррозионной стойкостью, устойчивостью к высоким температурам и простота очистки.
Машины с твердой поверхностью
Однако в целях снижения себестоимости некоторые производители используют в производственном процессе некачественные материалы, содержащие формальдегид, бензол и другие вредные вещества, которые не только загрязняют окружающую среду, но и наносят вред здоровью людей. Сегодня мы представим процесс производства искусственного мрамора
Утан и процесс производства искусственного мрамора
1. Ингредиенты: смешайте порошок белого алмаза или нефрита с канифолью от 5 до 100 меш и сверхтонкий порошок карбоната кальция, чтобы получить смесь a;
2. Смесь Б получали добавлением пигмента к смеси А и перемешиванием в течение 5-20 минут;
как сделать искусственный кварцевый камень
3. Добавьте прозрачную ненасыщенную полиэфирную смолу, инициатор и ускоритель в смесь B, перемешайте и перемешайте, затем вакуумируйте, степень вакуума 6070 см рт. ст., продолжайте перемешивать, пока материал не станет комковатым, получите смесь С;
4. Прозрачный материал nano SiO добавляется в смесь C, перемешивается, вакуумируется и затем впрыскивается в форму;
5. Поместите форму для литья под давлением в вакуумную камеру, провибрируйте и прижмите, чтобы придать форму;
6. Извлечение из формы после отверждения, время отверждения ≥ ч, отверждение после извлечения из формы в течение 6 дней:
7. В соответствии с требованиями спецификации вырежьте, отполируйте и обработайте основной материал после извлечения из формы для получения прозрачного искусственного мрамора.
Процесс производства искусственного мрамора UTAND
Процесс производства искусственного мрамора Utand для машин
Оборудование для производства искусственного мрамора Utand простое, а материалы легко получить, которые можно производить с использованием существующего оборудования.
Прозрачная смола и прозрачные наноматериалы используются для решения проблемы, связанной с тем, что традиционный искусственный мрамор не может пропускать свет. Основные цветовые пигменты можно корректировать по желанию. Удобно создавать прозрачный искусственный мрамор различной текстуры и цвета.
Процесс производства искусственного мрамора UTAND особенно подходит для малых и средних каменных заводов. Он может не только использовать отходы камня, но и производить прозрачный искусственный мрамор с высоким качеством и низкой ценой.
Мрамор имеет высокую степень моделирования, хорошую прочность, зернистую структуру, низкое содержание смолы и может быть переработан в тонкие пластины 0,8 мм.
Ютанд Производитель оборудования для искусственного мрамора
Ряд мер, принятых в процессе производства искусственного мрамора, способствует улучшению качества готовой продукции;
Машина для полировки камня
например, каменные материалы смешиваются с сухими материалами, содержание воды ограничено, а материалы перемешиваются, распределяются и вибрируют под вакуумом для удаления воды и низкомолекулярных соединений; используются некоторые мягкие смолы, которые можно использовать в качестве жидких наполнителей для уменьшения количества ненасыщенных смол.
Кроме того, процесс производства искусственного мрамора UTAND может уменьшить серьезность полимеризации полимера, соответствующим образом снизить жесткость каменной плиты и повысить ударную вязкость для предотвращения трещин.
Стоимость снижена, а выгода заметна. Он обладает преимуществами светопропускания, термостойкости, не легко деформируется и стареет, а термостойкость может достигать более 70 градусов.
Новости процесса производства искусственного мрамора:
Процесс производства искусственного камня в Китае
Times: 2016-12-08 18:42:55 Просмотров:2918
Искусственный камень делится на два типа: натуральный искусственный камень и искусственный искусственный камень. Все знают много о натуральном искусственном камне.
Производство искусственного кварцевого камня на машине для производства кварцевого камня
Times: 2017-03-31 13:13:16 Просмотров:1292 вибрационная головка, вакуумная система, автоматическая система давления, электрическая система управления, автоматическая система роликовых конвейеров
поставщик машин для производства искусственного камня
Times: 2017-12-27 12:58:58 Просмотров:1301
машина для изготовления инженерного камня представляет собой специальное производственное оборудование для линии по производству искусственного инженерного камня, машины для производства искусственного камня, включая машину для смешивания сырья, производство машины и оборудование для полировки режущего оборудования
станок для полировки мраморного камня
Times: 2018-07-30 19:53:44 Просмотров:1200
станок для полировки мраморного камня — это многофункциональный станок, который может быстро закончить очистку, выравнивание, шлифование и полировка каменных полов, полов и полов.
машина для полировки камня италия
Times: 2018-11-05 19:00:55 Просмотров:1471
Машина для полировки камня в Италии является ведущей в мире страной по производству машин для полировки камня, но ее очень высокая цена может позволить себе лишь несколько каменных фабрик. выберите, цена и качество каменного оборудования в Китае — лучший выбор для более центральных каменных заводов для камня, гранита, мрамора — это многофункциональная машина, которая может быстро выполнять различные процессы, такие как шлифовка и полировка поверхности камня
производителей калибровочных машин для мрамора
Times: 2019-09-07 15:15:42 Просмотров:949
производителей калибровочных машин для мрамора находятся на севере и юге Китая. Технология и сервис производителя заключается в том, что каждый покупатель должен в первую очередь учитывать при выборе производителей станков для калибровки мрамора.
Станок для полировки камня для мрамора Мрамор широко используется в обработке мрамора, что делает мрамор более практичным и красивым
Все, что вам нужно знать об искусственном и натуральном мраморе
Первозданная элегантность мрамора сделала его одним из лучших вариантов домашнего декора для покупателей жилья. Мраморный пол в гостиной или кухонная столешница с мраморной столешницей могут добавить привлекательную красоту внутреннему ультрасовременному декору. Вам интересно, является ли искусственный мрамор настоящим мрамором? Давайте узнаем, чем отличается натуральный мрамор от искусственного!
Что такое натуральный мрамор?
Мрамор представляет собой метаморфический камень, состоящий в основном из кальцита. Это форма известняка, которая с годами изменилась из-за огромного давления и тепла. В то время как некоторые мраморы девственно белые, другие имеют множество цветных прожилок из-за присутствия различных минералов, присутствующих в известняке.
Природный мрамор представляет собой твердую горную породу, реагирующую на кислотные вещества; следовательно, он меняет свой цвет при воздействии таких веществ. Сегодня натуральный мрамор популярен и применим в современном домашнем декоре, таком как наружные стены, скульптуры, кухня, лестница, туалет и т. д.
Что такое искусственный мрамор?
Изображая неуловимость технологии, искусственный мрамор отличается от природного мрамора с точки зрения геологической активности. Это рукотворное творение, построенное из мелких кусочков мрамора, каменного порошка, кварца, песка, канифоли, пластика, цемента и акрилового клея, смешанных в заданной пропорции. Смесь энергично перемешивают в вакууме, а затем выдерживают под высоким давлением в форме для затвердевания и образования твердых мраморных пород.
Некоторые покупатели жилья теперь предпочитают искусственный мрамор, поскольку он экономически эффективен. Их использование в основном можно увидеть в некоторой мебели, кухонных столешницах, стенах и полах.
Разница между искусственным мрамором и натуральным мрамором
Любая форма камня, особенно мрамор, может подчеркнуть сияние дома, но покупатели не могут определиться между натуральным и искусственным мрамором. Вот некоторые отличительные факторы, помогающие домовладельцу сделать правильный выбор между двумя видами мрамора.
1. Множество цветовых узоров
Цвет натурального мрамора зависит от наличия примесей в известняке. Искусственный мрамор, наоборот, имеет разнообразную окраску и узоры, что увеличивает разнообразие выбора. Цвета добавляются искусственно, и им часто не хватает естественного цвета, текстуры, зерна и блеска натурального мрамора.
2. Уход
Натуральный мрамор – это драгоценный камень, уход за которым требует больших затрат. Это твердый, но хрупкий камень, который через некоторое время может обесцвечиваться или трескаться. Поэтому часто рекомендуется перепломбировать каждые шесть месяцев. Владельцы натурального мрамора должны избегать попадания масла, кислотных веществ или чистящих средств, несовместимых с мрамором, поскольку они могут повредить камень.
Искусственный/искусственный мрамор, с другой стороны, представляет собой непористое вещество, требующее меньшего ухода и содержания. Процесс создания искусственного мрамора делает его устойчивым к маслам, пятнам и обесцвечиванию. Даже обычные чистящие средства совместимы с искусственным мрамором.
3.
Вес
По сравнению с натуральным мрамором культивированный мрамор сравнительно тоньше и легче, что облегчает его транспортировку. Небольшой вес облегчает установку и способствует экономии средств.
4. Однородность
Каждый натуральный мрамор уникален, и шансы найти точную пару очень малы. Но поскольку он создан руками человека, искусственный мрамор однороден, и покупатели могут найти множество подобных образцов для реализации. Кроме того, искусственный мрамор имеет двустороннюю однородность, поэтому реализация зависит от предпочтений покупателя.
5. Термостойкость
Натуральный мрамор образуется в результате географической деятельности, подвергаясь воздействию огромной температуры и давления, в то время как искусственный мрамор не обладает термостойкостью. В состав смеси для создания искусственного мрамора входит клей, который может расплавиться или сгореть при высокой температуре.
6. Цена
Натуральный мрамор дорог, поскольку это камень премиум-класса, огранка, добыча и доступность которого делают его дорогостоящим. Напротив, искусственный мрамор дешевле, так как его можно легко создать в карьере из смеси нескольких элементов и затвердеть в форме.
7. Установка
Будучи твердым камнем, натуральный мрамор требует квалифицированной рабочей силы для установки, иначе это приводит к скручиванию, растрескиванию, обесцвечиванию и лопанию мраморных прожилок. Тем не менее, резка, установка и регулировка искусственного мрамора не вызывают затруднений, поскольку они менее хрупкие.
Плюсы и минусы натурального и искусственного мрамора
Натуральный мрамор
Плюсы Минусы
Изготовлен из природного известняка.
Мрамор великолепен и подчеркивает величие дома.
Увеличить значение свойства.
Он довольно тяжелый.
Долговечный и уникальный.
Натуральный мрамор стоит дорого.
Может испачкаться и обесцвечиваться.
Деградирует со временем.
Искусственный мрамор
Профи Минусы
Его цена имеет значительное преимущество перед натуральным мрамором
Его можно модифицировать и придать форму в соответствии с предпочтениями пользователя
Высококачественный искусственный мрамор напоминает натуральный мрамор
Простота обслуживания и экономичность
Чрезвычайно прочный
Трудноудаляемый крахмал с поверхности искусственного мрамора
В процессе производства он слабее натурального мрамора
Может отличаться по качеству из-за некачественных элементов, используемых при производстве
Гелевое покрытие искусственного мрамора часто трескается при длительном использовании.
Мрамор — воплощение красоты.

Плюсы	Минусы
Изготовлен из природного известняка. Мрамор великолепен и подчеркивает величие дома. Увеличить значение свойства. Он довольно тяжелый. Долговечный и уникальный.	Натуральный мрамор стоит дорого. Может испачкаться и обесцвечиваться. Деградирует со временем.

Технология производства литьевого мрамора и изделия из него

Литьевой мрамор: что это такое?

Состав литьевого мрамора

Достоинства литьевого мрамора

Технология изготовления

Популярные разновидности искусственного камня

Применение литьевого мрамора

Уход за изделиями из литьевого мрамора

По всей России

жидкий литьевой камень своими руками, изделия из мраморлита в домашних условиях, производство из мраморной крошки

Преимущества искусственного мрамора

Использование

Характеристики

Виды синтетических мраморных плит

Литьевой

Гипсовый (оселковый)

Колотый

Жидкий

Технология изготовления литьевого изделия промышленным способом

Сделать в домашних условиях: компоненты

описание полимера, используемые технологии производства

Краткое описание

Разновидности и свойства материала

Преимущества полимеров

Используемые технологии производства

Изготовление жидкого камня

Правильные пропорции

Уход за покрытием

Искусственный мрамор своими руками — технология изготовления

Литьевой мрамор

Оселковый (гипсовый) мрамор

Искусственный мрамор с бетонным наполнителем

В заключении

Технология жидкий камень в Нижнем Новгороде

1. Помещение

2. Оборудование и материалы

3. Методы изготовления

4.Пропорции

Искусственный прочный литьевой мрамор, технология производства. Литьевой камень (или литьевой мрамор, полимербетон)

Применение литьевого мрамора

Литьевой мрамор: состав, технология, применение

Литьевой мрамор обладает следующими свойствами:

Технология изготовления литьевого мрамора

Гранитополимеры

Литьевой мрамор — физико-механические свойства:

Литьевой камень (или литьевой мрамор, полимербетон)

Технические характеристики материала

Жидкий мрамор как биореактор для создания трехмерных тороидальных тканей

Реферат

Введение

Концепция медленного испарения

Добавить комментарий Отменить ответ

Рубрики