Résumé
Semi-solid extrusion (SSE), one of the additive manufacturing techniques, is attracting particular attention due to its use for printing thermosensitive drugs. Among the materials used in SSE, hydrogels have received the most attention in pharmaceutical applications due to their ability to provide spatial and temporal control of the release of various therapeutic agents. 3D printing of these hydrogel-based materials requires a fundamental understanding of their non-Newtonian flow during extrusion. In this work, agar gels were subjected to extrusion tests at apparent shear rates corresponding to their printing speeds. The rheology of these gels was then studied using a laboratory setup consisting of a syringe piston pushed by varying weight and the data obtained was modelled using the Herschel–Bulkley equation to obtain the yield stress, the consistency and flow indices. The 4% (w/w) concentration of agar gel showed the best fit to the modelled data and had the optimal rheological properties. This concentration was thus used in printing cylindrical objects, and the effect of the infill density on the porosity of the objects as well as on the dissolution of a tracer was studied.
L’extrusion semi-solide (SSE ; semi-solid extrusion ), une des techniques de la fabrication additive, attire particulièrement l’attention en raison de son utilisation pour l’impression de médicaments sensibles à la température. De plus, parmi tous les matériaux utilisés en SSE, les hydrogels ont reçu la plus grande attention dans les applications pharmaceutiques en raison de leur capacité à fournir un contrôle spatial et temporel de la libération de divers agents thérapeutiques. L’impression 3D de ces matériaux à base d’hydrogel nécessite une compréhension fondamentale de l’écoulement non-newtonien lors de l’extrusion. Dans ce travail, des gels d’agar ont été soumis à des tests d’extrusion sous des taux de cisaillement apparents qui correspondent aux vitesses d’impression. Un montage de laboratoire utilisant une seringue a été utilisé pour étudier la rhéologie d’agar. Les données obtenues ont ensuite été modélisées à l’aide de l’équation de Herschel–Bulkley pour obtenir la contrainte seuil ainsi que les indices de consistance et d’écoulement. La concentration de 4 % (w/w) en agar dans l’hydrogel a montré la meilleure corrélation et possédait les propriétés rhéologiques optimales et a donc été utilisée pour l’impression d’objets cylindriques. L’effet du taux de remplissage sur la porosité des objets et sur la dissolution d’un traceur a ensuite été étudié.