Naslov (srp)

Razvoj analitičkog modela bioštampe mekih biomaterijala za primenu u oftalmologiji

Autor

Nježić, Saša, 1973-

Doprinosi

Živić, Fatima, 1970-
Petrović, Nenad, 1965-
Jovičić, Gordana, 1967-
Savić, Slobodan, 1966-
Todorović, Petar, 1969-
Srećković, Sunčica, 1965-
Pelemiš, Svetlana, 1974-

Opis (eng)

The subject of this doctoral dissertation is the development of an analytical model forbioprinting non-Newtonian soft biomaterials with shear thinning effects for applications inophthalmology. A mathematical model of shear stress for non-Newtonian gels and fluids wasdeveloped using the FENE (Finite Extensible Nonlinear Elastic) model, which relates shearstress, pressure, printing speed, and shear rate, taking into account viscosity, friction, andadhesion. Experimentally obtained parameters were used to analyze the interrelations of thesefactors in the 3D printing process. Experimental samples made from an elastic polymer similarto PDMS silicone and thermoplastic polyurethane (TPU) were produced using SLA and FDM3D printing technologies. The aim of the research is to determine the correlations between inputprocess parameters and output characteristics of the printed material, as well as to identify themost influential factors.The results of this dissertation include analytical physical models for explaining the behaviorof soft materials based on bioprinting parameters, as well as an analytical model of shearthinning related to the dimensional accuracy of printed structures. The Brownian motion modelof particles was analyzed for the development of drug delivery systems in nanofluids. OptimalFDM 3D printing parameters were defined to improve dimensional accuracy, and thedependence of interlayer friction in bioprinting on molecular weight, temperature, normal load,sliding speed, and surface properties was determined using the developed analytical model. Theresearch demonstrated a significant influence of printing speed on dimensional accuracy inFDM technology, defined the experimental mechanical characteristics of final biomaterialsamples, and explored the potential application of bioprinting for manufacturing intraocularlenses.The developed analytical model of shear stress shows good agreement with experimental resultsat low shear rates and can be used to roughly define FDM 3D printing parameters to improvedimensional accuracy, while future research will focus on modeling at high shear rates and onnew soft material composites.

Opis (srp)

Predmet ove doktorske disertacije je razvoj analitičkog modela bioštampe nenjutnovskih mekihbiomaterijala sa efektom stanjivanja usljed smicanja (shear thinning) za primenu uoftalmologiji. Razvijen je matematički model tangencijalnog napona za nenjutnovske gelove ifluide, primenom FENE modela, koji povezuje tangencijalni napon, pritisak, brzinu štampanjai brzinu smicanja, uzimajući u obzir viskoznost, trenje i adheziju, a parametri dobijenieksperimentalno korišćeni su za analizu njihovih međusobnih odnosa u procesu 3D štampe.Eksperimentalni uzorci od elastičnog polimera sličnog PDMS silikonu i termoplastičnogpoliuretana (TPU) dobijeni su primjenom SLA i FDM 3D štampe. Cilj istraživanja jeodređivanje korelacija između ulaznih procesnih parametara i izlaznih karakteristika štampanogmaterijala, kao i najuticajnijih faktora.Dobijeni rezultati ove doktorske disertacije obuhvataju analitički fizički modeli za objašnjenjekarakteristika mekih materijala na osnovu parametara bioštampe, kao i analitički modelstanjivanja usljed smicanja koji je povezan sa dimenzionom tačnošću štampanih struktura.Model Braunovog kretanja čestica analiziran je radi razvoja sistema za isporuku lekova unanofluidima. Takođe su definisani optimalni parametari FDM 3D štampe za bolju dimenzionutačnost, a utvrđena je i zavisnost trenja između slojeva u bioštampi od molekulske mase,temperature, normalnog opterećenja, brzine klizanja i prirode površine, kroz razvijeni analitičkimodel. Istraživanje je pokazalo značajan uticaj brzine štampe na dimenzionu tačnost kod FDMtehnologije, određene su eksperimentalne mehaničke karakteristike finalnih uzorakabiomaterijala i razmotrene mogućnosti primene bioštampe za izradu intraokularnih sočiva.Razvijeni analitički model tangencijalnog napona pokazuje dobru saglasnost saeksperimentalnim testovima pri malim brzinama smicanja i može se koristiti za okvirnodefinisanje parametara FDM 3D štampe radi poboljšanja dimenzione tačnosti, dok će budućaistraživanja biti usmerena na modeliranje pri visokim brzinama i nove kompozite.

Opis (srp)

-

Jezik

srpski

Datum

2025

Licenca

Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-ND 3.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Bez prerada Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/at/legalcode